|
|
Study of the Dissipation in Spiraling Vortical Structures
Štefan, David ; Drábková, Sylva (oponent) ; Koutník,, Jiří (oponent) ; Skoták, Aleš (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
This work deals with study of swirling flows where the spiral vortical structure appears. The main relation is to flow seen in the draft tube cone of hydraulic turbines operated out of the design point (i.e. best efficiency point). In this cases large coherent vortex structure (vortex rope) appears and consequently high pressure pulsations are propagated to the whole machine system leading to possible restriction of turbine operation. This flow features are consequence of flow instability called vortex breakdown in case of Francis turbine operated at part load (flow rate lower than optimal one). The present study is carried out using simplified device of swirl generator in order to access similar flow conditions as can be found in real hydraulic turbines. Both the dynamic and dissipation effect of spiral vortex breakdown are investigated. The first part of thesis deals with spiral form of vortex breakdown. The experimentally measured velocity profiles (LDA) and wall static pressures are correlated with numerical simulations carried out using open-source CFD package OpenFOAM 2.2.2. The high speed camera recording of cavitating vortex core is used to obtain image ensemble for further post-processing. The dissipation effect of spiral vortex structure is in detail discussed based on computed flow fields. The second part of thesis is dedicated to the application of POD decomposition to the study of spatio-temporal features of spiral vortex dynamics. Firstly the POD is applied to the both the experimentally obtained image ensemble of cavitating vortex and numerically computed static pressure fields. Secondly the comprehensive analysis of spiral vortex mitigation effect by the axial water jet is analyzed. The collaborative study employing the swirl generator apparatus designed by the researchers from Politehnica University of Timisoara in Romania is performed and changes in spatio-temporal vortex dynamic are studied. In this study the numerical data (in a form of three-dimensional pressure and velocity fields) are obtained using commercial CFD software ANSYS Fluent R14.
|
|
|
2-D externí aerodynamika tělesa nestandardního tvaru
Mohyla, Daniel ; Gal, Pavel (oponent) ; Dohnal, Miloslav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zaměřuje na analýzu jevu proudění kapaliny kolem válcové tyče v 2-D prostoru za využití metodiky výpočtové dynamiky tekutin (CFD) s populárními modely turbulence k- SST and k- SSTSAS. První část této práce je úvodem do problematiky o obtékání těles proudem kapaliny a uvedení pojmu CFD. V této části jsou popsané jevy jako odtržení mezní vrstvy od tělesa, modelování turbulence a popis různých modelů turbulence. Druhá část pojednává o nastavení výpočetní domény simulace uvnitř open source softwaru OpenFOAM a získaných výsledcích z domény. Poslední část se věnuje diskuzi o dosažených výsledcích a jsou porovnána s experimentem.
|
|
|
Parametrický generátor výpočetní sítě trubkového svazku výměníku tepla pro OpenFOAM
Petrů, Martin ; Juřena, Tomáš (oponent) ; Turek, Vojtěch (vedoucí práce)
Tato diplomová práce pojednává o základech výpočetní dynamiky tekutin (CFD), důvodech jeho použití a související nutnosti vytvářet výpočetní sítě. Další část práce se zaměřuje na vyhodnocování kvality výpočetních sítí a stručně na výpočetní metody CFD. Jsou také srovnány dostupné síťové generátory a poskytnut přehled o možnostech tvorby sítí. Dále jsou uvedeny základní informace o softwaru OpenFOAM a jeho možnostech, zejména tvorby sítě pomocí aplikace blockMesh. Následující část práce je věnována popisu vyvinuté aplikace a jejím funkcím pro generování kvalitní výpočetní sítě trubkového svazku výměníku tepla pro software OpenFOAM. V závěru je simulací ustáleného proudění ověřena správnost vytvořené sítě a její dostatečná kvalita.
|
|
|
Předběžná aerodynamická analýza konceptu dálkově řízeného modelu s proudovým pohonem
Novák, Ondřej ; Zikmund, Pavel (oponent) ; Popela, Robert (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá aerodynamickou analýzou bezpilotního letounu a následnými úpravami křídla, jeho polohy a přechodu křídlo-trup. Důraz je kladen na charakter odtržení proudění, jeho interakci s dalšími strukturami proudění a jeho vliv na aerodynamické vlastnosti letounu. Cílem úprav je zajištění dostatečné stability a řiditelnosti letounu při nízkých i vysokých úhlech náběhu. V práci byly využity panelové metody a CFD. V případě nepřesností CFD výpočtu byly také připraveny dvě záložní varianty úprav křídla.
|
|
|
Optimalizace zadního křídla závodního vozu
Feldová, Petra ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zaměřuje na optimalizaci zadního přítlačného křídla sportovního vozu s využitím open-source softwarů. Práce je věnována optimalizaci 2D profilu zadního křídla vozu. Jako prostředí pro optimalizaci byl zvolen programovací jazyk Python a jako optimalizační funkce algoritmus diferenciální evoluce. Tento algoritmus je dále propojen se softwarem Xfoil, který počítá aerodynamické charakteristiky. Jako parametr posuzující aerodynamickou účinnost byl zvolen poměr vztlakového a odporového koeficientu (C_L/C_D). Druhá část práce se zabývá CFD výpočtem proudění kolem celého vozu a je provedena v open-source softwaru OpenFOAM. Optimalizací profilu křídla bylo dosaženo přibližně 7.9 % zlepšení parametru C_L/C_D, při zachování stability křídla. Přínosem této práce je možnost využití open-source softwarů pro optimalizaci i CFD analýzu, což může do budoucna ušetřit firmám náklady spojené s nákupem licencí komerčních softwarů.
|
|
| |
|
|
Modelování vtokových vírů
Galuška, Jiří ; Kozák, Jiří (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
V diplomové práci jsou shrnuty základní pravidla návrhu čerpacích jímek. Dále byly rozebrány matematické modely vírů a metody k jejich určování a vizualizaci. Následně se autor zaměřil na numerické modelování pomocí CFD metod. Jsou zde rozebrány základní poznatky o jednofázovém a dvoufázovém modelování pomocí metody Volume of Fluid s aplikací na hladinové víry v programu OpenFOAM a ANSYS Fluent. Dále se autor v práci zaměřuje na rešerši vhodných turbulentních modelů a porovnání jejich výsledků na jednoduchém verifikačním příkladu. V práci byla úspěšně verifikována jednofázová metoda na určování délky vzduchového jádra hladinového víru. Na stejném příkladu byla verifikována i dvoufázová simulace v programu OpenFOAM a ANSYS Fluent. Výsledky obou řešičů a metod byly mezi sebou porovnány. Dosažené poznatky byly použity k návrhu experimentální nádrže s geometrii podobnou průmyslovým čerpacím jímkám. Byla vytvořena mapa výskytů hladinových vírů pro různé provozní body. Jeden provozní bod s výskytem vírů byl přepočítán jednofázovou a dvoufázovou metodou. Bylo dosaženo pouze částečné shody experimentu s numerickým modelem.
|
|
| |
|
|
Numerical study of the steady airflow in the human respiratory system during inhaling and exhaling
Lancmanová, Anna ; Bodnár, Tomáš
This paper presents some of the initial results of the numerical simulations of a steady turbulent flow in human upper airways during inhalation and exhalation. The mathematical model is based on the system of Reynolds-Averaged incompressible Navier-Stokes equations complemented by the SST k − ω turbulence model. The simulations were performed using finite-volume open source solver OpenFOAM on a realistic three-dimensional geometry. The main aim of this particular study is to verify the computational setup with special focus on appropriate choice and implementation of boundary conditions. The prescribed boundary conditions are chosen to mimic the physiological conditions during normal breathing cycle. This study aims to gain an insight into the airflow behavior during the inhalation and exhalation process by comparing the results of two distinct simulations corresponding to two different (opposite) flow rates . The obtained local flow rates and flow fields for both cases are presented and mutually compared. This initial work should serve as a foundation for future more complex simulations that will include the time-dependent and compressible effects.
|
|
|
On Reynolds-averaged turbulence modeling with immersed boundary method
Kubíčková, Lucie ; Isoz, Martin
The immersed boundary (IB) method is an approach in the computational fluid dynamics in which complex geometry conforming meshes are replaced by simple ones and the true simulated geometry is projected onto the simple mesh by a scalar field and adjustment of governing equations. Such an approach is particularly advantageous in topology optimizations (TO) where it allows for substantial speed-up since a single mesh can be used for all the tested topologies. In our previous work, we linked our custom IB variant, the hybrid fictitious domain-immersed boundary method (HFDIB), with a TO framework and successfully carried out an optimization under laminar flow conditions. However, to allow for optimizations of reallife components, the IB approach needs to be coupled with an affordable turbulence modeling. In this contribution, we focus on extending the HFDIB approach by the possibility to perform Reynolds-averaged simulations (RAS). In particular, we implemented the k − ω turbulence model and wall functions for closure variables and velocity.
|
host ::
RSS.