|
|
Studies on Non-Newtonian Behavior in Slit-flow rheometer at Unsteady flow
Halama, Lukáš ; Vimmr, Jan (referee) ; Roupec, Jakub (advisor)
The thesis deals with the description of the unstable flow of non-Newtonian fluid in a slit-flow rheometer, which negatively affects its behaviour. The initiators of unstable fluid flow are the roughness of the rheometer slit walls, the slip on the rheometer walls, and the influence of the inlet and outlet region geometry of the rheometer slit. The work contains methodical procedures for mathematical consideration of individual unstable fluid flow initiators and design of change of slit geometry of slit-flow rheometer. Part of the work is also a comparison of the most commonly used rheological models, derivation of general relations for the creation of the velocity profile of individual rheological models and their subsequent implementation in the rheological application, which significantly simplifies the process of evaluation of measured data when measured on slit-flow rheometer. This application can be used to determine basic parameters in CFD simulations or as a teaching aid.
|
|
|
Large Eddy Simulation of Turbulent Two-Phase Flow
Volavý, Jaroslav ; Fürst, Jiří (referee) ; Vimmr, Jan (referee) ; Jícha, Miroslav (advisor)
Doctoral thesis deals with the numerical simulations of two-phase flows, especially with prediction of movement of dispersed phase (particles) carried by fluid. The Euler-Lagrange approach was applied for description of the system fluid-particles. It means that the fluid is considered to be continuum and its movement is described using Euler approach. Particles are regarded as mass points and their movement is solved using Lagrangian approach. The Large Eddy Simulation method was adopted for solution of the fluid flow. The series of simulations of the backward-facing step flow laden with particles were performed. The concentration of the particles in the flow was high enough for consideration of the influence of particles on the turbulence of the carrier phase. The developed scheme for generation of turbulence on the inlet is applied. The influence of anisotropic decomposition of subgrid energy on movement of particles was studied in the frame of this work.
|
|
|
Magnetorheological fluid response time in shear mode
Válek, Josef ; Vimmr, Jan (referee) ; Kubík, Michal (advisor)
Magnetorheological fluids (MRF) are suspensions of (commonly) oils and carbonyl iron powder. Under magnetic field, apparent viscosity of suspension changes in short time. This so-called response time can’t be neglected in modern MR devices. Multiple response times are distinguished based on load mode. Rheological response time (MRF under shear rate) will be affected by load and composition of MRF. In this thesis, these influencing parameters are investigated, which was allowed by developing rheometer with minimal hardware response time and methodology. Gained data shows, that most affecting parameter is ratio of inner forces, described e.g., Mason number. Model of Mason number was verified for larger values, but in lower values, significant difference was observed (probably caused by different shear stress mechanism in MRF). After other investigation and clarification of model, precise prediction of MRF and MR devices behaviour will be possible, which can lead to improving their function and e.g., road safety.
|
|
|
Optimization of hydrostatic bearing pad geometry using CFD simulation
Dryml, Tomáš ; Vimmr, Jan (referee) ; Michalec, Michal (advisor)
The master's thesis deals with the optimization of hydrostatic bearing pad geometry using CFD simulation and experimental measurements. By combining experimental and numerical approaches, the effect of variation of hydrostatic bearing recess shape and depth on individual operating parameters is investigated. The effect of geometry variations is determined by numerical simulations which have been validated with experimentally obtained data. The results show that the ideal recess depth should correspond to 20-50 times the lubrication layer height The simulations also show that depth variation has a significant effect on the operating parameters. In contrast, the variation of the recess shape does not significantly affect the operating parameters of the bearing. The design of the optimum geometry of the hydrostatic bearing is particularly important because it can bring significant financial and energy savings associated with the operation of (especially large-sized) hydrostatic bearings.
|
|
|
Stress-strain Analysis of Carotid Arteries with Atheroma
Lisický, Ondřej ; Návrat, Tomáš (referee) ; Vimmr, Jan (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Kardiovaskulární příhody byly a jsou rozšířenou příčinou úmrtí ve většině zemí. Ateroskleróza karotických tepen mnohdy vedoucí k mrtvici je jejich nedílnou součástí. Včasná a vhodně mířená diagnostika rizikových lézí může vést ke snížení kritických příhod, a tím potenciálně snížit počet úmrtí. Porušení nestabilního aterosklerotického plátu je ovlivněno působením sil od proudící krve. V biomechanice měkkých tkání je využíváno výpočtového modelování jakožto potenciálního ukazatele, díky němuž by bylo možné odhalit nestabilitu plátu u pacientů podstupujících pravidelná kontrolní měření. Mechanické veličiny bývají spojovány s klinicky dostupnými ukazateli jako jsou například podstatné rozměry léze nebo přítomnost rizikových komponent. Komplexita a malé rozměry tkáně ovšem stále omezují možnosti tvorby výpočtových modelů a existuje tedy spousta faktorů, které je před možnou implementací do klinických postupů potřeba řádně vyšetřit. Tato práce je členěna do kapitol shrnujících aktuální stav řešené problematiky. Kapitoly jsou doplněny o komentář autorova příspěvku k dané problematice a odkaz na originální práci. Studium problematiky naznačilo velké množství potenciálních směrů výzkumu, což by ovšem nebylo možné zahrnout do jediné práce. Řešená témata se dají rozdělit na: (i) ověření možnosti tvorby 3D výpočtového modelu ze snímků aterosklerotického plátu s následným rozšířením na výpočtovou studii zahrnující řadu faktorů pro ověření vlivu na napjatost, (ii) studium mechanických vlastností aterosklerotických plátů odebíraných z endarterektomie během celé doby řešení, (iii) možnosti analýzy deformačního pole u experimentů zahrnujících měkké tkáně a (iv) experimentální a výpočtovou studii zbytkové deformace, potažmo napětí v souvislosti s karotickými tepnami. Výsledky jednotlivých částí jednoznačně poukázaly na problémy spojené s výpočtovým modelováním jako například časté opomíjení přítomnosti komponent stěny tepny při modelování aterosklerotického plátu, nutnost správného pochopení mechanického chování, ale také na způsob vyhodnocení experimentů s vyšším počtem vzorků. V neposlední řadě bylo ukázáno, že zbytkové napětí nemusí být podstatným faktorem u aterosklerotických plátů karotických tepen.
|
|
|
Magnetorheological fluid response time in shear mode
Válek, Josef ; Vimmr, Jan (referee) ; Kubík, Michal (advisor)
Magnetorheological fluids (MRF) are suspensions of (commonly) oils and carbonyl iron powder. Under magnetic field, apparent viscosity of suspension changes in short time. This so-called response time can’t be neglected in modern MR devices. Multiple response times are distinguished based on load mode. Rheological response time (MRF under shear rate) will be affected by load and composition of MRF. In this thesis, these influencing parameters are investigated, which was allowed by developing rheometer with minimal hardware response time and methodology. Gained data shows, that most affecting parameter is ratio of inner forces, described e.g., Mason number. Model of Mason number was verified for larger values, but in lower values, significant difference was observed (probably caused by different shear stress mechanism in MRF). After other investigation and clarification of model, precise prediction of MRF and MR devices behaviour will be possible, which can lead to improving their function and e.g., road safety.
|
|
|
Fluid-Structure Interaction between Structural Components of Hydraulic Turbine and Fluid Flow
Havlásek, Michal ; Malenovský, Eduard (referee) ; Vimmr, Jan (referee) ; Pochylý, František (advisor)
Tato dizertační práce se zabývá dvěma případy interakce tělesa s tekutinou (FSI). První z nich se zabývá analýzou vzájemné interakce mezi rotorem čerpadla a kapalinou uvnitř těsnící spáry. Vliv těsnící spáry na dynamiku celého stoje je popsán pomocí dynamických parametrů, které jsou také označovaný jako přídavné účinky. V současnosti používané modely těsnících spár používají pro stanovení dynamických parametrů řadu zjednodušujících předpokladů. V této práci je prezentováno pět různých analýz dynamických parametrů těsnící spáry čerpadla na okysličovadlo. Každá z těchto pěti analýz používá jinou míru zjednodušení výpočetního modelu. V případě největšího zjednodušení je modelován pouze objem kapaliny uvnitř těsnící spáry. Nejkomplexnější analýza pro stanovení dynamických parametrů těsnící spáry používá pro výpočet model celého čerpadla s excentrickou polohou rotoru. Druhá část této dizertační práce definuje novou metodu pro řešení interakce kapaliny s pružným tělesem. Tato metoda využívá řešení inverzního problému kmitání. Přímý problém kmitání, který je také označován jako problém vlastních hodnot, používá jako vstupy pro řešení matice hmotnosti, tuhosti a tlumení, které jsou dohromady označovány jako koeficientové matice, na základě kterých je v nejobecnějším případě stanovena Jordanovská matice a také modální matice pravostranných a levostranných vlastních vektorů. Při řešení inverzního problému kmitání jsou stanoveny koeficientové matice na základě Jordanovské matice a modálních matic pravostranných a levostranných vlastních vektorů. Existují dva případy inverzního problému kmitání. V případě, že jsou známy všechny vstupní vlastní čísla a vlastní vektory, pak se jedná o tzv. plný problém. Naopak v případě, že alespoň 1 mód kmitání soustavy není znám, tak se jedná o tzv. částečný problém. V této práci je prezentováno 5 algoritmů pro řešení inverzního problému v kmitání. Nicméně pro každý typ inverzního problému kmitání je prezentován jeden univerzální algoritmus. Algoritmus pro řešení plných problémů byl poprvé prezentován v roce 1979 Otakarem Daňkem. Algoritmy pro řešení částečných problémů, které jsou prezentovány v této práci, jsou vůbec prvními algoritmy pro řešení tohoto typu inverzního problému kmitání. Univerzální algoritmus pro řešení částečných problémů je označován jako algoritmus pro řešení částečných problémů s volbou doplňkových vlastních hodnot. Aplikace těchto dvou univerzálních algoritmů pro řešení inverzního problému kmitání pro případ plných i částečných problémů je ukázána na řešení dvou případů interakce pružného tělesa s kapalinou.
|
|
|
Study on wear of material in contact with MR fluid
Žáček, Jiří ; Vimmr, Jan (referee) ; Kubík, Michal (advisor)
This paper is focused on MR dampers and its critical parts in term of damper`s durability, which seems to be a piston-rod seals, and it should find an ideal material combination of seal and MR fluid for increasing the damper`s life. The tests were conducted in modified pin-on-flat configuration, which was supposed to be more suitable for laboratory testing. There was tested and compared a suitable material for seals, like PTFE, NBR, SBR of polyurethanes. The article is also focused on MR fluids and its contribution to seal`s wear. The impact of particle concentration, wear of MR fluid and effect of modification of MR fluid was tested. It showed up, that the best material for seal is H-PU95FDA. The effect of particle concentration is negligible on seal`s wear, while effect of modification and wear of MR fluids are significantly higher.
|
|
|
Enhancing of sedimentation stability using bentonit based clays
Michal, Lukáš ; Vimmr, Jan (referee) ; Roupec, Jakub (advisor)
The diploma thesis is focused on the issue of sedimentation stability of magnetorheological fluids, whis represents one of the most important characteristics determining the reliability of these fluids. Higher sedimentation stability can by achieved in several ways. Methods that are further examined in the thesis include particle polymerization and the addition of clay mineral additives. Both achieve positive results by schowing increased sedimentation stability. However, in the case of additives, the effect is much higher. In particular, the CLAYTONE 40 additive achieves a lower particle sedimentation rate while maintaining the same viscosity as the commercial LORD-122ED. The results provide significant knowledge in the field and can bring magnetorheological fluids closer to wider commercial use.
|
|
|
Slit flow rheometer for magnetic and non-magnetic fluids
Železník, Tomáš ; Vimmr, Jan (referee) ; Roupec, Jakub (advisor)
In this thesis was designed, manufactured and tested the fourth evolution of a slit-flow rheometer with another necessary parts, eg. rheometer`s holder, drive frame and important jig tools. The rheometer is able to measure rheological properties of magnetic and non-magnetic fluids at very high shear rates, which commercial rheometers can not reach. It is designed for 200 bar pressure and maximum load 15 kN. The construction of the slit-flow rheometer with it`s holder and drive frame improves user friendliness, accelerates change of the fluid sample and expands research opportunities thanks to a big space for additional adjustments. It is possible to use different length of the slit and thanks to a changeable inserts it is possible to change parameters of the slit (roughness of the walls, wall material, thickness of the slit). A part of this thesis was focused on illation of necessary equations for planning calibration measurements. Aim of these measurements is to obtain minor pressure losses dependence on Reynolds number for specific slit.
|
guest ::
