|
|
Řešení dynamické odezvy vodohospodářských konstrukcí v interakci s kapalinou
Feilhauer, Michal ; Králík,, Juraj (oponent) ; prof. Ing. Alois Materna, CSc., MBA (oponent) ; Salajka, Vlastislav (vedoucí práce)
Predikce chování vodohospodářských konstrukcí se zřetelem na vlivy prostředí v různých návrhových stavech je základní podmínkou odhadu provozní spolehlivosti analyzované konstrukce. Podstatný význam má spolehlivá charakteristika chování konstrukce daná popisem jejího pohybu na časově proměnných vlivech prostředí. V současně používané formulaci inženýrské mechaniky jde o stanovení odezvy definované konstrukce nebo její části na zadané časově proměnné mechanické zatížení. Požadovanými odezvovými veličinami nutnými pro posouzení mezních stavů únosnosti a použitelnosti konstrukce jsou přemístění a napětí, resp. veličiny odtud odvozené. Základním prostředkem predikce odezvy konstrukce je výpočet. Předložená práce se zabývá komplexními multifyzikálními problémy chování vodohospodářských konstrukcí v interakci s kapalinou (fluid structure interaction). Popisují se různé přístupy k výpočtům statických i dynamických vlastností konstrukcí. Tyto přístupy jsou rozděleny na tzv. „přímou metodu“, která je založená na přímém spojení dvou fyzikálních polí a výpočet je proveden metodou konečných prvků a tzv. „nepřímou metodu“, která je založená na spojení dvou fyzikálních polí pomocí různých rozhraní, která jsou v této práci popsána. Při nepřímé metodě je výpočet proudící kapaliny proveden metodou konečných objemů a výpočet konstrukce metodou konečných prvků. V rámci disertační práce byly řešeny výše zmíněnými přístupy statické a dynamické odezvy vodohospodářských konstrukcí. Výsledky výpočtů v rámci předložené disertační práce byly srovnány s výsledky provedených experimentů. V závěru práce jsou popsány výsledky a zobecněné poznatky získané z řešených úloh různými přístupy. V příloze jsou uvedena makra APDL pro přenos tlakového zatížení z výpočtu proudění kapalin do výpočtu konstrukce.
|
|
|
Dynamické vlastnosti rotoru kmitajícího v tekutině
Kučera, Martin ; Pohanka, Lukáš (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá dynamickými vlastnostmi rotoru kmitajícího v tekuti-ně. Konkrétně je analyzován vliv tekutiny na vlastní frekvence rotoru vírové turbíny. Je zde popsána tvorba geometrického a výpočtového modelu této soustavy a jsou pre-zentovány výsledky vlastní frekvence a tlumení v závislosti okolního prostředí. Porovnává se snížení vlastních frekvencí rotorové soustavy vlivem interakce s vodním prostředím v několika úrovních výšky hladiny. Pro danou metodu výpočtu byly zkoušeny a porovnávány různé délky integračního kroku. Problém je řešen výpočtovým modelováním s využitím programového systému AN-SYS 11.0, ve kterém byl využit nástroj Multiphysics/FSI.
|
|
|
Spektrální vlastnosti bazilární membrány v kochley vnitřního ucha
Jozíf, Lukáš ; Dušek, Daniel (oponent) ; Mišun, Vojtěch (vedoucí práce)
Tato diplomová práce si klade za cíl ověření funkce kochley jako frekvenčního analyzátoru na základě výpočtového modelování makro-mechaniky v kochley metodou MKP. Zaměřuji se na zjištění spektra bazilární membrány, které je závislé na proměnnosti geometrie, materiálových charakteristik a přítomností kapalného prostředí. Vzájemné působení kapalné a tuhé fáze je popsáno interakcí tělesa s tekutinou v systému ANSYS. Model je lineární a neuvažuje aktivní činnost metabolických procesů. Dále se v práci zaměřuji na dekompozici zvuku a ověření dvou nejznámějších hypotéz o přenosu informace o frekvenci zvuku do mozku.
|
|
|
Vývoj nových typů okrajových podmínek pro interakci těles s tekutinami a jejich implementace do komerčních výpočtových systémů
Pohanka, Lukáš ; Pochylý, František (oponent) ; Zapoměl, Jaroslav (oponent) ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Malenovský, Eduard (vedoucí práce)
V této práci je popsán nový přístup k výpočtovému modelování dynamických vlastností elastických těles nacházejících se v nestlačitelné viskózní neproudící tekutině. Výpočet je založen na určení konstantních přídavných účinků (přídavná hmotnost a přídavné tlumení), které jsou vloženy do modelu tělesa a nahrazují působení tekutiny. Je při tom využito běžných komerčních výpočtových programů. Jeho podstatou je stanovení dvou tlakových polí v tekutině. Jedno pro případ pohybu tělesa jednotkovým zrychlením a druhé pro pohyb jednotkovou rychlostí. Ze silového působení těchto polí na těleso jsou následně určeny přídavné účinky. V praxi se ovšem ukázalo, že pro určování přídavného tlumení se bude nutné odchýlit od předpokladů lineárního proudění a použít model nelineární (Navier-Stokesova rovnice ve formě ALE). Pak je vypočtené přídavné tlumení platné pouze pro případ kmitání s předem zvolenou amplitudou.
|
|
|
Napěťově-deformační analýza hřídele míchadla s využitím modelování interakce s proudící tekutinou
Zifčáková, Barbora ; Vondál, Jiří (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá numerickými simulacemi FSI (Fluid Structure Interaction) s použitím softwarů ANSYS Fluent a ANSYS Mechanical. Účelem je vyhodnotit interakci proudící tekutiny s míchadlem v zařízení na propírání vaječných skořápek, jehož hřídel se během provozu zdeformovala. Transientní CFD výpočty zahrnují jednofázové i vícefázové proudění, pro vyšetření vlivu tekutiny na míchadlo je využito jednocestné FSI analýzy. Vyhodnoceny jsou jednak dynamické jevy v kvazi ustáleném stavu systému, tedy při zařízení v plném provozu, jednak při rozjezdu zařízení. Výpočty ukázaly, že vliv sekundární fáze na míchadlo a dynamiku procesu při plném provozu lze považovat za zanedbatelný, zařízení je nejvíce namáháno při rozběhu. V závěru práce jsou rozebrány možné příčiny deformace hřídele a nastíněny možnosti k dalším simulačním výpočtům.
|
|
|
Analýza šíření tlakové vlny v aortě
Tichoň, Dušan ; Klas, Roman (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Cieľom tejto diplomovej práce je posúdiť využiteľnosť snímania propagácie tlakových vĺn v kardiovaskulárnej sústave v oblasti predikcie a včasnej diagnostiky výdute brušnej aneuryzmy (AAA). Prvá časť práce je zameraná na literárnu rešerš venovanú srdcu a krvným cievam, s definíciou patologickej zmeny aorty v podobe výskytu výdute. Z tohto dôvodu boli prezentované súčasné metódy snímania a liečby tepnových výdutí. Pre ich obťažné klinické využitie plošne v populácií, boli prezentované nové metódy založené na snímaní tlakových vĺn. Analytickým prístupom sme odhadli rozdiel v príchode pulzovej vlny do snímateľného miesta medzi zdravou a patologickou aortou v rádoch jednotiek milisekúnd. Experimentálnym snímaním pomocou fotopletysmografických snímačov sme pozorovali zásadné zmeny rýchlosti pulzových vĺn vzhľadom k mechanickým vlastnostiam steny tepny (najmä spojených s vekom), ktoré sme sa snažili postihnúť použitými hyperelastickými modelmi materiálu pri výpočtových simuláciách šírenia pulzových vĺn na zjednodušených geometriách metódou interakcie telesa s tekutinou. Tieto analýzy mali overiť použiteľnosť FSI simulácií pre ďalší rozvoj diagnostických metód.
|
|
|
Analýza šíření tlakové vlny v aortě
Holubář, Oldřich ; Janíček, Přemysl (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku využití snímání šíření pulzní vlny aortou v oblasti diagnostiky aneurysmatu břišní aorty (AAA). V první části byl popsán kardiovaskulární systém a jeho patologie v podobě AAA. Dále byly shrnuty současné metody diagnostiky a navrženy nové, které budou založeny na principu snímání průběhu pulzní vlny. Byla provedena numerická simulace šíření pulzní vlny, s využitím výpočtové metody interakce tělesa s tekutinou, na zjednodušených geometrických modelech, které reprezentují určité úseky aorty. Cílem těchto analýz bylo ověřit použitelnost výpočtové metody interakce tělesa s tekutinou pro další rozvoj navrhovaných diagnostických metod.
|
|
|
Spectral/hp elements in fluid structure interaction.
Pech, Jan
This work presents simulations of incompressible fluid flow interacting with a moving rigid body. A numerical algorithm for incompressible Navier-Stokes equations in a general coordinate system is applied to two types of body motion, prescribed and flow-induced. Discretization in spatial coordinates is based on the spectral/hp element method. Specific techniques of stabilisation, mesh design and approximation quality estimates are described and compared. Presented data show performance of the solver for various geometries in 2D from slowly moving cylinder to high speed flow around aerodynamic profiles.
|
|
|
Napěťově-deformační analýza hřídele míchadla s využitím modelování interakce s proudící tekutinou
Zifčáková, Barbora ; Vondál, Jiří (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá numerickými simulacemi FSI (Fluid Structure Interaction) s použitím softwarů ANSYS Fluent a ANSYS Mechanical. Účelem je vyhodnotit interakci proudící tekutiny s míchadlem v zařízení na propírání vaječných skořápek, jehož hřídel se během provozu zdeformovala. Transientní CFD výpočty zahrnují jednofázové i vícefázové proudění, pro vyšetření vlivu tekutiny na míchadlo je využito jednocestné FSI analýzy. Vyhodnoceny jsou jednak dynamické jevy v kvazi ustáleném stavu systému, tedy při zařízení v plném provozu, jednak při rozjezdu zařízení. Výpočty ukázaly, že vliv sekundární fáze na míchadlo a dynamiku procesu při plném provozu lze považovat za zanedbatelný, zařízení je nejvíce namáháno při rozběhu. V závěru práce jsou rozebrány možné příčiny deformace hřídele a nastíněny možnosti k dalším simulačním výpočtům.
|
|
|
Analýza šíření tlakové vlny v aortě
Tichoň, Dušan ; Klas, Roman (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Cieľom tejto diplomovej práce je posúdiť využiteľnosť snímania propagácie tlakových vĺn v kardiovaskulárnej sústave v oblasti predikcie a včasnej diagnostiky výdute brušnej aneuryzmy (AAA). Prvá časť práce je zameraná na literárnu rešerš venovanú srdcu a krvným cievam, s definíciou patologickej zmeny aorty v podobe výskytu výdute. Z tohto dôvodu boli prezentované súčasné metódy snímania a liečby tepnových výdutí. Pre ich obťažné klinické využitie plošne v populácií, boli prezentované nové metódy založené na snímaní tlakových vĺn. Analytickým prístupom sme odhadli rozdiel v príchode pulzovej vlny do snímateľného miesta medzi zdravou a patologickou aortou v rádoch jednotiek milisekúnd. Experimentálnym snímaním pomocou fotopletysmografických snímačov sme pozorovali zásadné zmeny rýchlosti pulzových vĺn vzhľadom k mechanickým vlastnostiam steny tepny (najmä spojených s vekom), ktoré sme sa snažili postihnúť použitými hyperelastickými modelmi materiálu pri výpočtových simuláciách šírenia pulzových vĺn na zjednodušených geometriách metódou interakcie telesa s tekutinou. Tieto analýzy mali overiť použiteľnosť FSI simulácií pre ďalší rozvoj diagnostických metód.
|
host ::
RSS.