|
|
Dynamic analysis of an in-line arranged cylindrical chimney
Harazim, Petr ; Kanický, Viktor (referee) ; Salajka, Vlastislav (advisor)
The diploma thesis deals with the response of a steel smokestack structure to wind loads. A detailed computational model implementing the finite element method was created in accordance with the available drawing documentation. The new smokestack was placed next to an existing one, thus it can be assumed that these two structures will affect each other. The thesis also elaborates on the problems of aerodynamic and aeroelastic stability of the earlier smokestack; in particular, the occurrence of vortex shedding in resonance with eigenfrequency of the structure, with the use of the program ANSYS CFX. The evaluation of the structure includes survey of the strength and deflections of the structure. The calculations are in accordance with valid ČSN EN norms.
|
|
|
Numerical Modelling of Grate Combustion
Juřena, Tomáš ; Klemeš,, Jiří (referee) ; Žitný, Rudolf (referee) ; Hájek, Jiří (advisor)
Předkládaná práce je zaměřena na numerické modelování spalování tuhých paliv na roštu metodami výpočtové dynamiky tekutin (CFD). Jelikož výsledky CFD simulací roštového spalování závisí na kvalitě vstupních dat, která zahrnují i údaje o teplotě, hmotnostním toku a chemickém složení spalin vystupujících z lože, pozornost je věnována především procesům, probíhajícím v loži během spalování na roštu. Velká část práce je věnována vývoji spolehlivého modelu spalování v sypaných ložích, jelikož může napomoci zkvalitnit výsledky simulací i rozšířit znalosti principů spalování tuhých paliv v sypaných ložích. V rámci práce byl vyvinut jednorozměrný nestacionární model spalování v experimentálním reaktoru a implementován do počítačového programu GRATECAL 1.3 včetně grafického uživatelského rozhraní. Zvláštní důraz byl kladen na konzervativnost modelu. Proto byla vyvinuta metoda pro kontrolu hmotnostní a energetické bilance systému a následně aplikována v řadě studií, v rámci nichž byly odhaleny některé chyby týkající se definic zdrojových členů, které byly převzaty z literatury a opraveny. Pomocí modelu byla provedena analýza šíření čela sušení a reakce hoření koksu po výšce lože pšeničné slámy. Na základě výsledků těchto analýz bylo doporučeno zahrnout i modelování změny porozity částic paliva, aby šířka reakční zóny byla predikována korektně v případě, že je uvažována změna porozity celého lože. Rovněž vyvinutá bilanční metoda byla použita k analýze vlivu kritérií konvergence na hmotnostní a energetickou nerovnováhu simulovaného systému. Bylo zjištěno, že škálovaná rezidua rovnic všech veličin by měla poklesnout aspoň na hodnotu $10^{-6}$, aby bylo dosaženo nízké hmotnostní a energetické nerovnováhy a tudíž uspokojivě přesných výsledků ze simulací v loži. Druhá část práce je věnována vývoji a implementaci knihovny uživatelem definovaných funkcí pro komerční CFD nástroj ANSYS FLUENT, které slouží k propojení modelu lože s modelem komory reálné spalovací jednotky, aby byla umožněna dynamická změna okrajových podmínek na vstupu do komory v závislosti na výstupech ze simulací v loži. Vytvořené rozhraní pro propojení těchto dvou modelů je dostatečně obecné pro aplikaci na širokou škálu modelů roštových kotlů. Popsané výsledky přispívají k lepšímu porozumění numerickému modelování spalování na roštu, a to zejména ve fázi sestavování numerického modelu a nastavení parametrů řešiče pro kontrolu konvergence.
|
|
|
Advanced computational methods for combustion of solid fuels
Strouhal, Jiří ; Vondál, Jiří (referee) ; Juřena, Tomáš (advisor)
The aim of this thesis was to create a model of thermal conversion of solid fuel. This is achieved by means of standard modelling tools included in software ANSYS Fluent in combination with user-defined functions (UDF). In first part of thesis basic approaches to CFD modelling of solid fuel combustion are presented. Building of a mathematical model and corresponding algorithms follows. Individual parts of a created model and its parts are tested on simple physical cases and then on case of experimental reactor for analysing biomass combustion.
|
|
|
2-D external aerodynamics of an unusual shaped body
Mohyla, Daniel ; Gal, Pavel (referee) ; Dohnal, Miloslav (advisor)
This bachelor thesis is focused on analysis of flow over a cylindrical rod in 2-D space by using computational fluid dynamics (CFD) with turbulence models k- SST and k- SSTSAS. First part of this thesis is meant to be an introduction to the topic of extrernal flow and CFD. In this part the topics of flow separation, turblence modeling and various related models are discussed. Second part deals with the description of simulation case inside of open source CFD software called OpenFOAM and the obtained results. In last part the disccusion about results is carried out and results are compared.
|
|
|
Air flow load on a roof structure induced by a helicopter during erection works
Fidler, Tomáš ; Križan, Jiří (referee) ; Nevařil, Aleš (advisor)
Diploma thesis is focused on modeling rotor downwash generated by the main rotor of helicopter and analyzing its effects on the roof structure. Theoretical definition of rotor downwash flow is described in the first part of the text. Governing equations of computational fluid dynamics are briefly explained as well as boundary layer and finite volume method. Next part inquires into numerical simulation of rotor downwash based on height of rotor above the roof, shape of roof plane and climatic conditions. Results are compared with climatic load values provided by actual Czech construction standard in the end of the text.
|
|
|
Effervescent Breakup and Combustion of Liquid Fuels: Experiment and Modelling
Broukal, Jakub ; Jedelský, Jan (referee) ; Klemeš,, Jiří (referee) ; Hájek, Jiří (advisor)
Tato práce se zaměřuje na oblast effervescentních sprejů a jejich aplikace na kapalné spalování s důrazem na průmyslové spalovací komory. Oba aspekty – modelování a experiment – jsou řešeny. Práce obsahuje obecný úvod, ve kterém jsou vysvětleny základní jevy rozpadu kapaliny a vířivého spalování a dále je představena effervescentní atomizace. Poté jsou popsány použité experimentální postupy jak pro měření spreje, tak pro měření tepelných toků do stěn při spalování. V následující kapitole jsou popsány numerické modely a jejich podstata je vysvětlena. Jsou zde uvedeny modely pro rozpad spreje, turbulenci a spalování použité během výzkumu. Vlastní výsledky práce jsou uvedeny formou samostatných článků (vydaných nebo přijatých) s dodatečnou částí věnovanou nepublikovaným relevantním výsledkům. Bylo zjištěno, že standardní modely sprejů jsou do jisté míry schopny popsat effervescentní spreje. Nicméně aby bylo možné predikovat plamen kapalného spreje, jsou zapotřebí detailnější modely sprejů, které dokáží přesně zachytit změnu průměrů kapek v radiálním a axiálním směru. Experimentální měření effervescentních sprejů bylo provedeno pomocí navrhnuté metodiky. Výsledky měření byly analyzovány s důrazem na radiální a axiální vývoj průměrů kapek a některé nové jevy byly popsány. Nepřímá úměrnost mezi gas-liquid-ratio a středním průměrem kapek byla potvrzena. Dále by popsán jev, kdy pro různé axiální vzdálenosti které dojde k úplnému převrácení závislosti středního průměru na axiální vzdálenosti. V závěru je uvedeno shrnutí, které rekapituluje hlavní výsledků a závěry. V závěrečných poznámkách je nastíněn možný budoucí postup. Experimentální data pro ověřování budoucích effervescentních modelů jsou poskytnuta.
|
|
|
Stress-strength analysis of an impeller shaft using fluid-structure interaction modelling
Zifčáková, Barbora ; Vondál, Jiří (referee) ; Juřena, Tomáš (advisor)
This master’s thesis deals with numerical simulations of type FSI (Fluid Structure Interaction). Software used is ANSYS Fluent and ANSYS Mechanical. The aim of this thesis is to study the interaction between fluid flow in the mixing tank used in pharmaceutical industry to process eggshells and the agitator whose shaft has deformed during operation. CFD part consists of both one-phase and multi-phase transient simulations. The impact of solid body deformation on fluid flow is neglected hence only one-way Fluid Structure Interaction is considered for the simulations. Fluid flow in the tank and stress-strain behavior of the shaft is evaluated both in quasi-steady state and during start-up of the device. Computations showed that the impact of eggshells on agitator is negligible during operation (in quasi-steady state) unlike the behavior during start-up of the device when stresses and strains of the shaft are significantly higher. Possible reasons why the shaft deformed are presented and further numerical simulations are discussed and suggested.
|
|
|
Simplified flow distribution modelling
Rebej, Miroslav ; Vondál, Jiří (referee) ; Turek, Vojtěch (advisor)
Tato diplomová práce se zaměřuje na modelování proudění tekutiny v paralelních distribučních systémech, kde hraje důležitou roli rovnoměrnost distribuce tekutin. Pro tento účel je vytvořen vlastní CFD kód. Kód je napsán v programovacím jazyce Java a používá ke zlepšení výkonu knihovny třetích stran, které se vyznačují přímým přístupem ke hardwarovým a systémovým prostředkům. Kód se také vyznačuje určitými zjednodušeními, u nichž se očekává, že sníží výpočetní časy. Vliv použitých zjednodušujících opatření je vyhodnocen porovnáním výsledků simulací proudění na několika geometriích s údaji získanými z podrobných modelů CFD. Geometrie použitých svazků trubek se odlišují různými uspořádáními toku a trubek a také různým počtem trubek.
|
|
|
Analysis of Influence of Blood Flow and Arterial Geometry on Pathological Processes in Arteries
Jagoš, Jiří ; Rudolf, Pavel (referee) ; Jonášová,, Alena (referee) ; Burša, Jiří (advisor)
Se zvyšující se průměrnou délkou života a nezdravým životním stylem se velmi úzce pojí zvýšený výskyt kardiovaskulárních chorob. Většina z těchto nemocí je asymptomatických. Je zde tedy velká snaha rozpoznat tato onemocnění časně, dokud je možné je léčit konzervativně pomocí změny životního stylu či různých léků. Pokud se nemoc objeví až v pozdním stádiu, je nutná často velmi riziková operace. Stále se velmi často stává, že u pacienta v rizikové skupině se kardiovaskulární choroba nerozvine, a naopak u toho, který v rizikové skupině dle stávajících kritérií není, ano. Výpočtové modelování kardiovaskulárního systému je jedním z mnoha způsobů, které mohou pomoci se sofistikovanější indikací osob, u kterých je zvýšené riziko vývoje těchto chorob. V práci byly nejprve úspěšně validovány výsledky numerického modelu pulzujícího proudění v tuhé a elastické trubici skrze rychlostní profily. Podmínky experimentu byly záměrně voleny tak, aby byly blízké podmínkám v lidské aortě. Další část práce je věnována výběru a implementaci okrajových podmínek pro numerické modely pulzujícího proudění v lidských tepnách. První přístup pomocí určení rychlosti šíření pulzní vlny v tepně a následné časové korekci mezi vstupní a výstupní okrajovou podmínkou je poměrně jednoduchý, nicméně přímo předepisuje tvaru tlakové nebo průtokové vlny pro každý vstup a výstup z modelu a jeho prediktivní vlastnosti jsou tímto výrazně omezené. Jeho další nevýhodou je aplikovatelnost pouze pro simulace proudění, které uvažují poddajnost stěny. V případě simulace proudění s tuhou stěnou časovou korekci vstupní a výstupní okrajové podmínky nelze provést. Zde v práci byl tento přístup využitý v simulacích, které uvažují vzájemnou interakci stěny tepny s kapalinou, při prověřování potenciálního rizikového faktoru úhlu ilických tepen na rozvoj aneurysmatu abdominální aorty (AAA). Ukázalo se, že pro velký (ale stále fyziologický) rozsah úhlu ilických tepen nedochází ke zvýšení tlaku v aortě. Dále byl prověřen vliv poměru průřezů ilických tepen vůči průřezu aorty, u kterého se prokázal výrazný vliv na zvýšení tlaku v aortě. Výsledky jsou v souladu s klinickým pozorováním, které ukazují, že lidé po amputaci dolní končetiny, nebo lidé se stenózou v ilické tepně mají významně zvýšené riziko vzniku AAA. V závěrečné části byl zkoumán vliv tvaru průtokové vlny v lidské karotidě na vznik aterosklerózy. Bylo zrekonstruováno pět geometricky odlišných karotických bifurkací ze „zdravých“ starších pacientů. Reprezentativní vstupní okrajové podmínky průtoků pro staršího i mladého jedince byly převzaty z literatury. Výstupní okrajové podmínky pro interní a externí karotidu byly reprezentovány tří parametrickým Windkessel modelem. Parametry Windkessel modelu byly iteračním postupem odladěny tak, aby průběh průtokové vlny v interně byl v souladu s průběhem v literatuře. Tyto okrajové podmínky vystihují chování periferie velmi věrohodně. Navíc vykazují výrazně vyšší numerickou stabilitu a predikční vlastnosti než prvně zmíněný přístup. Analýzou výsledků bylo zjištěno že proudění v karotidě u zdravé starší osoby vykazuje výrazné snížení časově průměrovaného smykového napětí na stěně tepny vůči osobě mladé, což indikuje zvýšené riziko vzniku aterosklerózy. Výsledky jsou v souladu s klinickým pozorováním a rozšiřují dosavadní znalosti o mnohem hlubší analýzu. Je zde také diskutován případný přínos antihypertenziv a pravidelného cvičení.
|
|
|
Wind loading of lightweight bridge-like structure
Hrubý, Pavel ; Kala, Jiří (referee) ; Nevařil, Aleš (advisor)
The present thesis is concerned with air flow over lightweight footbridge. Special attention is paid to flow-induced instabilities. The thesis opens with a theoretical elaboration on the phenomena related to the research matter. The next part investigates air flow over footbridge in a specific situation using numerical simulation in the Ansys CFX software. Finally, results are discussed in the light of chosen theoretical framework and relevant conclusions are presented.
|
guest ::
