|
|
Dynamická analýza válcových komínů stojících za sebou
Harazim, Petr ; Kanický, Viktor (oponent) ; Salajka, Vlastislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá odezvou ocelové konstrukce komína na zatížení větrem. V souladu s dostupnou výkresovou dokumentací byl sestaven podrobný výpočtový model s využitím metody konečných prvků. Nově realizovaná kolona byla postavena již vedle stávajícího komína, tudíž se dá předpokládat, že se tyto stavby budou navzájem ovlivňovat. V práci je podrobně zpracována problematika aerodynamické a aeroelastické stability staršího ocelového komína s využitím programu ANSYS CFX. Zejména jevy odtrhávání vírů v rezonanci s vlastní frekvencí kmitu konstrukce. Zhodnocení stavby obsahuje posouzení pevnosti a výchylek konstrukce. Výpočty jsou zpracovány v souladu s platnými normativy ČSN EN.
|
|
|
Numerical Modelling of Grate Combustion
Juřena, Tomáš ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Žitný, Rudolf (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
The present work is focused on numerical modelling of grate combustion of solid fuels by means of computational fluid dynamics (CFD) methods. Since CFD results from simulations of grate combustion depend on the quality of input data including information on temperature, mass flux and chemical composition of flue gas leaving a fuel bed, the attention is turned to modelling of processes, that take place within the fuel bed on a grate. A great part of the work is devoted to development of a reliable numerical model of packed-bed combustion as it may help improve both results from simulations and knowledge of principles of solid fuel combustion in fixed or moving beds. A one-dimensional transient numerical model of combustion in an experimental reactor is developed and implemented into a computer program called GRATECAL 1.3 with a grapical user interface. A special emphasis is put on the conservativeness property of the model. Therefore, a method for control of mass and energy balance over the system is developed and applied to a series of case studies, which have revealed certain errors in definitions of mass source terms, so that data adopted from literature have been reconciled. The model is used for analysis of propagation of drying and char combustion reaction fronts in a bed of wheat straw particles. It is suggested to include modelling of particle internal porosity change in order to obtain correct reaction zone thickness, if porosity of the bed is allowed to change during combustion. The balance-based method is also used to analyse effects of convergence criteria on mass and energy imbalance of the modelled system. It is found that all the scaled residuals must drop to as low as $10^{-6}$ or lower in order to obtain sufficiently accurate results from in-bed simulations in terms of mass and energy conservation within the packed bed. The second part of the work is devoted to development of a library of user-defined functions for the commercial CFD software ANSYS FLUENT for coupling the bed model with a freeboard model of a real combustion unit in order to specify the boundary conditions indirectly using results from in-bed simulations. The created interface is general enough to be used for a wide range of models of grate furnaces. The presented results contribute to better understanding of numerical modelling of grate combustion, especially in the setup of a numerical model and parameters of solver for the control of the convergence.
|
|
|
Pokročilé výpočtové metody spalování tuhých paliv
Strouhal, Jiří ; Vondál, Jiří (oponent) ; Juřena, Tomáš (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo vytvořit na základě dostupných teoretických poznatků model termické přeměny tuhého paliva. Toho je dosaženo za pomoci standartních nástrojů obsažených v softwaru ANSYS Fluent v kombinaci s uživatelsky definovanými funkcemi. V úvodu práce jsou nejprve stručně shrnuty základní přístupy k CFD modelování spalování tuhých paliv. Následuje sestavení matematického modelu a dílčích algoritmů výpočtu. Části modelu a model jako celek jsou otestovány na jednoduchých příkladech a následně na modelu experimentálního reaktoru pro analýzu spalování biomasy.
|
|
|
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.
|
|
|
Zatížení střechy vzdušným proudem vrtulníku při montážních pracích
Fidler, Tomáš ; Križan, Jiří (oponent) ; Nevařil, Aleš (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá modelováním vzdušného proudu generovaného hlavním rotorem vrtulníku a analýzou jeho účinků na střešní konstrukci. Na začátku je teoreticky popsána problematika definice vzdušného proudu od rotoru a jsou uvedeny základní řídící rovnice výpočtové dynamiky tekutin včetně stručného popisu metody konečných objemů a mezní vrstvy. V další části jsou provedeny numerické simulace proudění v závislosti na výšce rotoru nad konstrukcí, tvaru střešní roviny a na klimatických podmínkách. Výsledky jsou následně porovnány s hodnotami klimatického zatížení stanoveného dle platné české stavební normy.
|
|
|
Effervescent Breakup and Combustion of Liquid Fuels: Experiment and Modelling
Broukal, Jakub ; Jedelský, Jan (oponent) ; Klemeš,, Jiří (oponent) ; Hájek, Jiří (vedoucí práce)
This thesis presents an investigation of effervescent sprays and their application to spray combustion with emphasis on large-scale combustors. Both aspects – modelling and experiment – are addressed. The thesis contains a general introductory part, where underlying phenomena of spray forming and turbulent combustion are explained and effervescent atomization is presented. Then, adopted experimental approaches are described both for the spray measurement and for the measurement of wall heat fluxes during combustion experiments. In the following chapter numerical models and their philosophy is discussed. Models for spray formation, turbulence and combustion adopted during the research are introduced and explained. The actual results of the thesis are presented in form of separate papers (published or accepted for publication) with an additional section devoted to unpublished relevant results. It is found that standard spray models can to some extent represent effervescent sprays. However, in order to predict a spray flame more detailed spray models are needed in order to describe accurately radial and axial variations of drop sizes. Numerous experimental measurements of effervescent sprays are performed using a proposed methodology. Drop size data are analysed with emphasis on radial and axial drop size evolutions and some new phenomena are described. The inverse relationship between gas-liquid-ratio and mean diameter has been confirmed. Moreover a complete reversal in radial mean diameter trends for various axial locations has been described. Finally, a result summary is put forward that recapitulates the main accomplishments and conclusions. In the closing remarks possible future research is outlined. Experimental data for future effervescent model validations are disclosed.
|
|
|
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.
|
|
|
Simplified flow distribution modelling
Rebej, Miroslav ; Vondál, Jiří (oponent) ; Turek, Vojtěch (vedoucí práce)
The focus of this master’s thesis is modelling of fluid flow in parallel distribution systems where the uniformity of fluid distribution plays an important role. For this purpose, a custom CFD code is presented. The code is written in Java programming language and uses third-party low-level libraries for improved performance. The code is also characterised by certain simplifications that are expected to reduce computational times. The effect of employed simplification measures is evaluated by comparing the results of flow simulations on several geometries with the data yielded by detailed CFD models. The geometries of tube bundles are distinguished by different flow and tube arrangements and also by a different number of tubes.
|
|
|
Analysis of Influence of Blood Flow and Arterial Geometry on Pathological Processes in Arteries
Jagoš, Jiří ; Rudolf, Pavel (oponent) ; Jonášová,, Alena (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
An occurrence of cardiovascular diseases is rising together with increasing average life expectancy as well as to an unhealthy lifestyle. Since the most of these diseases are asymptomatic, a great effort has been devoted to early detection of these diseases because if they are detected in early phase, a conservative treatment can be an option. If not, a highly invasive and risky surgery is usually the only option. We can still observe a very large portion of patients in the risk group to whom the disease does not develop, and, on the contrary, in many patients who are not in the risk group, it does. Computational modelling of cardiovascular system is one of the options, which can help with stratification of the patients that are at risk of developing cardiovascular diseases. Firstly, a successful validation of the numerical model of pulsatile flow in the rigid and compliant tubes via velocity profiles was performed. Experiment circuit was arranged to correspond conditions in the human aorta. Next part is devoted to proper treatment of boundary conditions (BCs) for numerical model of pulsatile flow in human arteries. The first approach works with pulse wave velocity which needs to be computed first. Then, a shift between input and outputs BCs can be determined easily. Nevertheless, we have to prescribe also flow or pressure waveforms for each inlet and outlet. Thus, the predictive capabilities of this approach are significantly limited. Its next disadvantage is applicability only for simulations considering compliance of the vessel wall. We used this approach in fluid-structure interaction simulations to check the potential risk factor of the aorto-iliac angle on development of an aneurysm in the abdominal aorta (AAA). It has been shown that the pressure increases due to a large (but still physiological) span of the aorto-iliac angles is negligible. We also investigated the influence of the area ratio on pressure in the abdominal aorta. The results of this computational study show a substantial increase in pressure as the ratio decreases and confirms clinical observations showing significantly elevated risk of AAA in patients with lower limp amputation or those with iliac artery stenosis. In the final part we have investigated the effect of a flow waveform shape in the human carotid artery on the risk of atherosclerosis. The five geometrically different geometries of the carotid bifurcation from “healthy” old individuals were reconstructed. The representative input flow BCs in the common carotid artery for the young and old individual were adopted from a literature. The outputs BCs for the internal and external carotid artery were represented by three-element Windkessel model. The parameters of the Windkessel model were iteratively tuned to reach flow waveform shape in internal carotid artery according to literature. These BCs represent the behaviour of the periphery very reliably. Moreover, the predictive capabilities and numerical stability of this approach are much better than the first approach. The results show that the time average wall shear stress decreases significantly in case of healthy elderly subjects in comparison to young ones which indicates elevated risk of atherosclerosis. The results are in agreement with clinical observations and further extend the existing knowledge with a much deeper analysis of this trend. The final discussion is devoted to a potential benefits of an antihypertensives and regular physical activity.
|
|
|
Zatížení větrem lehké mostní konstrukce
Hrubý, Pavel ; Kala, Jiří (oponent) ; Nevařil, Aleš (vedoucí práce)
Předkládaná diplomová práce se zaměřuje na obtékání lehké lávky pro pěší vzdušným proudem. Zvláštní pozornost je věnována ztrátám aerodynamické stability. Práce začíná teoretickým popisem zkoumaných jevů. Další část se věnuje numerické simulaci obtékání lávky ve výpočetním programu Ansys CFX. Na konci jsou získané výsledky spolu s příslušnými závěry vztaženy k teoretickému rámci.
|
host ::
RSS.