|
|
Fluid-Structure Interaction between Structural Components of Hydraulic Turbine and Fluid Flow
Havlásek, Michal ; Malenovský, Eduard (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with two cases of fluid-structure interaction (FSI). The concern of the first part is to investigate the mutual interaction between the rotor of rotating machinery and fluid within the annular seals. The effect of the annular seals on the dynamic behaviour of the whole machine is described by the rotordynamic coefficients. The current models for the determination of the rotordynamic coefficients of the annular seal use many simplifications. This thesis presents five different analyses of rotordynamic coefficients of the plain annular seal of the oxidizer pump. Each of those five analyses uses a different level of simplification. The most simple analysis models only the volume of fluid within the annular seal. And the most sophisticated analysis models fluid flow within the entire pump with the eccentric rotor. The second part of this thesis defines a new method for the solution of interaction between the fluid and flexible body. This method is based on the solution of the inverse vibration problem. The direct vibration problem, which is as well known as the eigenvalue problem, uses the mass, damping and stiffness matrices, which are collectively called ''the structural matrices'', and determines in the most general case the Jordan matrix and modal matrices of right and left eigenvectors. The inverse vibration problem is used for the definition of the structural matrices based on the Jordan matrix and modal matrices of right and left eigenvectors. The inverse vibration problems can be divided into two types. If all eigenvalues and eigenvectors are known, then it is called the full problem. On contrary, if at least one mode of vibration is unknown, then it is called the partial problem. Five algorithms for the solution of the inverse vibration problem are defined in this thesis. However, two of these five algorithms are versatile, each one for one type of inverse vibration problem. The algorithm for the solution of the full problems was presented in 1979 by Otakar Daněk. The algorithms for the solution of the partial problem, which are presented in this thesis, are the very first algorithms for the solution of this type of inverse vibration problem. And the versatile algorithm for partial problems is called the algorithm for the partial problems with the selection of additional eigenvalues. The application of these two algorithms for the solution of the inverse vibration problem for the full problems and the partial problems are demonstrated on the solution of two cases of interaction between the fluid and flexible body.
|
|
|
Proudění ve spárách
Ocásek, Adam ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem proudění v těsnících spárách oběžných kol čerpadel a turbín. Těsnící spáry slouží ke zvýšení objemové účinnosti těchto vodních strojů. I přes existující rozsáhlý výzkum nebyla tato problematika doposud plně prozkoumána a tato diplomová práce se snaží rozšířit znalosti v tomto oboru. V první části se diplomová práce nejprve věnuje hledání vhodného numerického popisu proudění ve spárách a kalibraci výpočtového programu FLUENT za pomoci reálného experimentu. V páté kapitole zkoumá vliv tvaru těsnící spáry na objemovou účinnost stroje a definuje její optimální konstrukční návrh pro zvýšení objemové účinnosti. Dále je studován vliv excentricity rotoru na charakter proudění těsnící spárou, její průtočnost a rozložení tlaku v prostoru spáry. V poslední části, v kapitolách osm až deset porovnává výpočty proudění prováděné numericky v programu FLUENT s vybranými analytickými vztahy, příp. jejich upravenými variantami, a hodnotí míru korespondence výsledků mezi oběma přístupy.
|
|
|
Objemové ztráty
Feldová, Petra ; Sluše, Jan (oponent) ; Klas, Roman (vedoucí práce)
Cílem této práce je vyhodnocení ztrátových průtoků těsnícími spárami a posouzení vlivu expanzních komůrek různých tvarů, umísťujících se do nich za účelem snížení objemových ztrát. První část shrnuje teoretické poznatky o hydrogenerátorech, které nejvíce trpí na tyto ztráty. Jsou zde také popsána analytická řešení proudění ve spárách a možnosti využití simulačních programů jako je Fluent pro vyšetřování složitějších úloh. Výpočtová část obsahuje porovnání analyticky určených hodnot objemových průtoků pro proudění v hladké spáře s hodnotami získanými z programu Fluent. Díky těmto hodnotám je možné také posoudit vliv rotace na průtoky, neboť analytické vztahy tento vliv nepostihují. Pro snazší porovnání proudění v expanzních dutinách jsou dále vykresleny v jejich průřezu kontury statického tlaku, vektory rychlosti a proudnice.
|
|
|
Fluid-Structure Interaction between Structural Components of Hydraulic Turbine and Fluid Flow
Havlásek, Michal ; Malenovský, Eduard (oponent) ; Vimmr, Jan (oponent) ; Pochylý, František (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with two cases of fluid-structure interaction (FSI). The concern of the first part is to investigate the mutual interaction between the rotor of rotating machinery and fluid within the annular seals. The effect of the annular seals on the dynamic behaviour of the whole machine is described by the rotordynamic coefficients. The current models for the determination of the rotordynamic coefficients of the annular seal use many simplifications. This thesis presents five different analyses of rotordynamic coefficients of the plain annular seal of the oxidizer pump. Each of those five analyses uses a different level of simplification. The most simple analysis models only the volume of fluid within the annular seal. And the most sophisticated analysis models fluid flow within the entire pump with the eccentric rotor. The second part of this thesis defines a new method for the solution of interaction between the fluid and flexible body. This method is based on the solution of the inverse vibration problem. The direct vibration problem, which is as well known as the eigenvalue problem, uses the mass, damping and stiffness matrices, which are collectively called ''the structural matrices'', and determines in the most general case the Jordan matrix and modal matrices of right and left eigenvectors. The inverse vibration problem is used for the definition of the structural matrices based on the Jordan matrix and modal matrices of right and left eigenvectors. The inverse vibration problems can be divided into two types. If all eigenvalues and eigenvectors are known, then it is called the full problem. On contrary, if at least one mode of vibration is unknown, then it is called the partial problem. Five algorithms for the solution of the inverse vibration problem are defined in this thesis. However, two of these five algorithms are versatile, each one for one type of inverse vibration problem. The algorithm for the solution of the full problems was presented in 1979 by Otakar Daněk. The algorithms for the solution of the partial problem, which are presented in this thesis, are the very first algorithms for the solution of this type of inverse vibration problem. And the versatile algorithm for partial problems is called the algorithm for the partial problems with the selection of additional eigenvalues. The application of these two algorithms for the solution of the inverse vibration problem for the full problems and the partial problems are demonstrated on the solution of two cases of interaction between the fluid and flexible body.
|
|
|
Objemové ztráty
Feldová, Petra ; Sluše, Jan (oponent) ; Klas, Roman (vedoucí práce)
Cílem této práce je vyhodnocení ztrátových průtoků těsnícími spárami a posouzení vlivu expanzních komůrek různých tvarů, umísťujících se do nich za účelem snížení objemových ztrát. První část shrnuje teoretické poznatky o hydrogenerátorech, které nejvíce trpí na tyto ztráty. Jsou zde také popsána analytická řešení proudění ve spárách a možnosti využití simulačních programů jako je Fluent pro vyšetřování složitějších úloh. Výpočtová část obsahuje porovnání analyticky určených hodnot objemových průtoků pro proudění v hladké spáře s hodnotami získanými z programu Fluent. Díky těmto hodnotám je možné také posoudit vliv rotace na průtoky, neboť analytické vztahy tento vliv nepostihují. Pro snazší porovnání proudění v expanzních dutinách jsou dále vykresleny v jejich průřezu kontury statického tlaku, vektory rychlosti a proudnice.
|
|
|
Proudění ve spárách
Ocásek, Adam ; Veselý, Jindřich (oponent) ; Haluza, Miloslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem proudění v těsnících spárách oběžných kol čerpadel a turbín. Těsnící spáry slouží ke zvýšení objemové účinnosti těchto vodních strojů. I přes existující rozsáhlý výzkum nebyla tato problematika doposud plně prozkoumána a tato diplomová práce se snaží rozšířit znalosti v tomto oboru. V první části se diplomová práce nejprve věnuje hledání vhodného numerického popisu proudění ve spárách a kalibraci výpočtového programu FLUENT za pomoci reálného experimentu. V páté kapitole zkoumá vliv tvaru těsnící spáry na objemovou účinnost stroje a definuje její optimální konstrukční návrh pro zvýšení objemové účinnosti. Dále je studován vliv excentricity rotoru na charakter proudění těsnící spárou, její průtočnost a rozložení tlaku v prostoru spáry. V poslední části, v kapitolách osm až deset porovnává výpočty proudění prováděné numericky v programu FLUENT s vybranými analytickými vztahy, příp. jejich upravenými variantami, a hodnotí míru korespondence výsledků mezi oběma přístupy.
|
host ::
RSS.