|
|
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.
|
|
|
Vliv otevření difuzoru na dynamické vlastnosti spirální vírové struktury
Hazucha, Jan ; Kůrečka, Jan (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá CFD simulací spirální vírové struktury v difuzorové části vírového generátoru. Cílem práce je posouzení vlivu změny úhlu otevření difuzoru na frekvenci a amplitudu tlakových pulzací, které jsou zapříčiněny vznikem a následným rozpadem spirální vírové struktury. Dále je zkoumána minimální hodnota tlaku pro každý úhel otevření. Všechny výsledky jsou následně porovnány mezi sebou ve formě grafů znázorňujících průběhy frekvencí či amplitud měřených po délce difuzoru. Byly zkoušeny dva modely turbulence a několik typů sítě.
|
|
|
Redukovaný model vírového proudění
Urban, Ondřej ; Pochylý, František (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
V této práci je řešena tvorba a aplikace redukovaných modelů proudění založených na extrakci dominantních struktur ze systému metodou vlastní ortogonální dekompozice. Vývoj vypočítaných módů v čase popisuje systém obyčejných diferenciálních rovnic, který se získá pomocí Galerkinovy projekce těchto módů na Navier-Stokesovu rovnici. Tato metodika byla aplikována na dva testovací případy Kármánovu vírovou stezku a vírový cop. V obou případech byla provedena CFD simulace jednoho referenčního bodu a s použitím získaných POD módů byly sestaveny příslušné redukované modely. Jejich výsledky byly zhodnoceny podle toho, do jaké míry se shodují s referenční simulací.
|
|
| |
|
|
Řízení vírového proudění v sací troubě vodní turbíny
Litera, Jiří ; Štefan, David (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Vodní energie je jedním z nejdůležitějších zdrojů pro výrobu elektrické energie na světě. Trendem současné doby je omezit produkci elektřiny spalováním fosilních paliv a použít pro její výrobu více obnovitelných zdrojů. Solární a větrné elektrárny jsou ale silně závislé na aktuálních meteorologických podmínkách a denní době, a to má za následek nestabilitu elektrické sítě. Hydraulické stroje nabízejí možnosti regulace výroby elektrické energie a případně také nabízejí prostor pro akumulaci. Turbíny je tedy nutné provozovat v širších pásmech mimo optimální bod, než na který byly navrženy. To má u Francisových turbín za následek vznik dvou typů nestabilního vírového proudění v sací troubě. Tato diplomová práce je zaměřena na problémy spojené s provozováním Francisovy turbíny při podoptimálním zatížení. V průběhu podoptimálního zatížení vzniká v sací troubě turbíny vlivem nestability proudění za oběžným kolem vírový cop, který rotuje ve směru oběžného kola a zároveň se otáčí kolem své vlastní osy. Je významným zdrojem nízkofrekvenčních tlakových pulzací, které jsou zde nežádoucí a je snahou je potlačit nebo zcela eliminovat. Diplomová práce je zaměřena na řízení vírového proudění v sací troubě Francisovy turbíny. Vírové proudění je řízeno vstřikováním vody a jednotlivé možnosti a metody jsou testovány využitím výpočtového modelování proudění.
|
|
|
Úloha sací trouby pro práci vodní turbíny
Havlát, Pavel ; Himr, Daniel (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce pojednává o problematice sací trouby. Obsahuje základní popis sacích trub, jejich rozdělení a užití. Dále je zde popsána konstrukce sacích trub, jejich účinnost, ztráty a způsoby, s pomocí kterých lze tyto ztráty eliminovat. Součástí jsou také základní vztahy pro výpočty délky sací trouby, rychlosti kapaliny uvnitř sací trouby a další.
|
|
|
Vírový cop při nadoptimálním průtoku Francisovou turbínou
Kozák, Jiří ; Štefan, David (oponent) ; Rudolf, Pavel (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá CFD simulací vírového copu v kolenové sací troubě Francisovy turbíny při nadoptimálním provozu. Hlavním cílem práce je srovnání výsledků CFD simulací provedených pro původní kolenovou sací troubu a odvozenou sací troubu přímou s ohledem na tvar kavitační oblasti, její objem a dynamické charakteristiky proudění. Výsledky prostorových výpočtů jsou následně srovnány s výsledky osově symetrických simulací, které významným způsobem redukují nároky na výpočetní čas a výkon.
|
|
|
Rozpad víru
Lunda, Filip ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Urban, Ondřej (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá jevem rozpadu víru. V první části se zaměřuje na samotný popis typů rozpadu víru a jejich základní charakteristiku. V další části jev teoreticky vysvětluje. Následuje výčet experimentálních zařízení používaných k pozorování rozpadu. Poslední kapitola obsahuje informace o řízení tohoto fenoménu.
|
|
|
CFD simulace vírové struktury v sací troubě Francisovy turbíny (Francis-99) při pod-optimálním provozu - srovnání s měřením
Neděla, Jiří ; Urban, Ondřej (oponent) ; Štefan, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá simulací vírové struktury, vznikající v sací troubě Francisovy turbíny, a to při pod-optimálním průtoku. Hlavním cílem je dosáhnout co možná nejpřesnějších výsledků z výpočtů, pomocí studentské licence softwaru Ansys Fluent. Výsledky z výpočtů jsou následně porovnány s experimentem provedeným v rámci projektem Francis-99. Jedná se zejména o porovnání dynamických vlastností vírového copu – amplituda a frekvence tlakových pulzací. Dále pak porovnání časově středních rychlostních profilů. V této práci jsem využil modelová data poskytnutá od NTNU – Norskou Univerzitou Vědy a Techniky, pod sérií workshopů Francis-99.
|
|
|
Metody počítačové vizualizace proudění
Častulíková, Veronika ; Štefan, David (oponent) ; Urban, Ondřej (vedoucí práce)
Vizualizace proudění je jedním z důležitých témat ve vědecké vizualizaci, která je předmětem neutuchajícího výzkumu. Data získaná prostřednictvím numerických simulací jsou dále analyzována pro lepší pochopení proudění tekutiny. S rychlým rozvojem výpočetních simulací je spojen také nárůst poptávky po pokročilejších vizualizačních metodách. V bakalářské práci je uveden přehled některých používaných vizualizačních technik v oblasti proudění a jejich detailní popis. Následně jsou tyto metody aplikovány na data získaná z CFD simulací vírového copu v difuzoru vírového generátoru.
|
host ::
RSS.