Development of a CFD model for propeller simulation.

The article presents a development of numerical model for a single propeller simulation and comparison of obtained results with experimental data available from a test campaign in scale 1:1. Described simulation is a steady state computation taking advantage of Multiple Reference Frame model implemented in Ansys CFX. The paper includes an analysis of rotating domain thickness influence on numerical values of thrust and power. The results indicate that this type of simulation may be sensitive to the sizing of rotating domain especially when disc solidity is low, or when the number of blades is 2, a frequent situation in all electric flight vehicles. The analysis shows that performing simulations, using one domain sizing, for a number of flight scenarios requiring analysis of a few rotational speeds can produce unintuitive results. Therefore, it is suggested to calibrate the model, preferably by experimental results

Opracowanie innowacyjnej i efektywnej kosztowo technologii redukcji emisji rtęci do atmosfery z procesów spalania węgla

Artykuł pochodzi z X Konferencji "Szanse i możliwości branży chemicznej w UE

Advanced Image Analysis of the Surface Pattern Emerging in Ni3Al Intermetallic Alloys on Anodization

Anodization of Ni3Al alloy is of interest in the field of industrial manufacturing, thanks to the formation of protective oxide layer on the materials working in corrosive environments and high temperatures. However, homogeneous surface treatment is paramount for technological applications of this material. The anodization conditions have to be set outside the ranges of corrosion and burning, which is the electric field enhanced anodic dissolution of the metal. In order to check against occurrence of these events, proper quantitative means for assessing the surface quality have to be developed and established. We approached this task by advanced analysis of scanning electron microscope images of anodized Ni3Al plates. The anodization was carried out in 0.3 M citric acid at two temperatures of 0 and 30°C and at voltages in the range of 2 12 V. Different figures can be used to characterize the quality of the surface, in terms of uniformity. Here, the concept of regularity ratio spread is used for the first time on surfaces of technological interest. Additionally, the Minkowski parameters have been calculated and their meaning is discussed

High-Resolution Distributed Differential Curvature Measurement Based on Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometry and Multi-Core Fiber

A distributed curvature sensor based on multicore fiber and phase-sensitive optical time domain reflectometry is presented, demonstrating a resolution of 10 cm over ~25 m of sensing range

Risk analysis of the shale gas well testing installation

Master's thesis in Offshore technologyThe primary purpose of this study was to examine what kind of threats are associated with functioning of the shale gas well testing installation, and also how failures of the installation influence the safety of the residents living nearby. With the development of the shale gas industry in Poland, the discussion about the influence of hydraulic fracturing on the social and environmental safety has been raised. This discussion neglected the risks associated with the surface operations, which the author wanted to study. The risk assessment was performed in two parts. It began from qualitative analysis in a form of the Structure What-If Template on the overall facility level. Next, on the basis of the SWIFT results, the major hazardous elements of the installation were chosen to simulate their failure consequences in the PHAST software. These simulations were part of the Quantitative Risk Assessment, which revealed information about required setbacks and risk contours. In conclusion, the thesis argued about severity of the Polish setback rules, negligence of the risks associated with the surface well site functioning and lack of transparency from the operators. Even though the assessment had many shortcomings and was weakened by different types of uncertainty, it may be a good starting point for the discussion how the operators are guaranteeing the surface operations safety for the local residents

Modelling of blood flows

Red. nauk. Wydziału : Kapitaniak, TomaszInżynieria biomedyczna rozwija się niezwykle szybko i są po temu co najmniej dwa podstawowe powody. Nowoczesne techniki medyczne potrzebują coraz większego nasycenia techniką, a właściwie nie mogłyby istnieć bez udziału myśli inżynierskiej. Po drugie, obszar organizmu człowieka, jego funkcjonowanie, zrozumienie istoty życia najmniejszych jego cząstek jest w dalszym ciągu nie do końca rozpoznane, a więc badana naukowe pozwalają lepiej rozumieć i w konsekwencji - lepiej dbać o zdrowie i życie ludzi. Płynąca krew w organizmie człowieka zapewnia mu możliwość życia. Potrójna funkcja, jaką pełni krew - transportowa, obronna i homeostatu - zapewnia poszczególnym komórkom i tkankom warunki prawidłowego odżywiania, oczyszczania, a także stałej temperatury. Krew posiada również zdolność samouszczelniania naczyń, w których płynie, transportu informacji, a nawet zwalczania obcych dla ciała ludzkiego żywych organizmów lub ciał. Z punktu widzenia płynącego medium, krew stanowi niezwykle skomplikowaną ciecz, której właściwości są trudne do opisania. Parametry charakterystyczne dla każdego płynącego czynnika, w przypadku krwi mogą się zmieniać i zmieniają się pod wpływem bardzo wielu czynników. Zmiany najbardziej dotyczą współczynnika lepkości krwi, którego wartość jest związana nie tylko z czynnikami typu płeć, wiek, dieta, stany psychiczne, ale także z chwilowymi wartościami prędkości i ciśnienia oraz stanem natlenowania (inną wartością współczynnika lepkości charakteryzuje się krew płynąca z tą samą prędkością i przy tym samym ciśnieniu, która płynie do płuc wymienić dwutlenek węgla na tlen i inną ta sama krew płynąca do organizmu). Zmienność wartości lepkości jest problemem bardzo skomplikowanym, ale do tego dochodzi jeszcze brak możliwości wykonania badań krwi. Krew pobrana z organizmu zmienia swoje właściwości, a substancje podawane w celu przeciwdziałania wykrzepianiu zmieniają wartości jej parametrów przepływowych. Doniesienia naukowe publikowane w czasopismach związanych z inżynierią biomedyczną wskazują na ogromne zainteresowanie świata nauki problemem opisu przepływu krwi. Zasygnalizowana złożoność zjawisk i samej cieczy skutkuje mnogością podejść i wykorzystywanych modeli, a co za tym idzie, brakiem jednoznaczności zakresu ich stosowania. Stąd wyniki symulacji numerycznych i modelowania matematycznego powinny być w możliwie szerokim zakresie weryfikowane. I tu pojawia się kolejny problem braku możliwości realizacji eksperymentu z płynącą krwią. Należy przewidzieć możliwość realizacji badań eksperymentalnych w sposób nieinwazyjny lub wykorzystywać do badań ciecze modelujące właściwości krwi. W prezentowanej pracy zawarto podstawowe informacje związane z układem krążenia człowieka, jego funkcjami i funkcjonowaniem, a także omówiono krew i jej właściwości. Jak wspomniano wcześniej, istotne dla przepływów właściwości krwi są trudne do modelowania. W rozdziale 4 dokonano przeglądu różnych modeli lepkości krwi, a także przedstawiono model opracowany w Instytucie Maszyn Przepływowych i używany do badań numerycznych od kilku lat. Omówiono podstawowe równania rządzące przepływem płynu, które stanowią matematyczny opis zjawisk fizycznych. Równania te uzupełniono modelem turbulencji SST, sprawdzonym i dobrze odwzorowującym ruch krwi w naczyniach krwionośnych oraz komorach wspomagania pracy serca. Proces modelowania, zgodnie z teorią, można przedstawić w postaci trzech etapów: modelu fizycznego, modelu matematycznego oraz rozwiązania modelu matematycznego z użyciem modelu numerycznego. Jednakże w praktyce nie wydziela się tych trzech etapów i wielokrotnie zacierają się granice pomiędzy nimi, szczególnie przy wykorzystaniu komercyjnych programów. Stąd omówiona została praktyczna realizacja modelowania poszczególnych przypadków rozważanych w monografii. Pokazane zostały wybrane przykłady modelowania przepływów krwi w obszarze aorty, pneumatycznych komór wspomagania serca, tętnic kręgowych, koła tętniczego mózgu oraz połączeń tętniczo-żylnych wykonywanych na potrzeby hemodializy. Przedstawione w monografii przykłady modelowania przepływu krwi absolutnie nie wyczerpują tematyki. Co więcej, omawiane metody nie są jedynymi, które były i są obecnie stosowane w obliczeniach przepływu krwi. Jednakże, biorąc pod uwagę wartość uzyskiwanych rezultatów i zgodność jakościową, a nawet ilościową ze zjawiskami zachodzącymi podczas rzeczywistych przepływów, są one najbardziej przydatnymi. Przepływ krwi w układzie naczyniowym, tętniczym, a szczególnie żylnym, jest na tyle skomplikowany, że nie można mówić o najlepszej lub jedynej dobrej metodzie. Wybór jest zawsze kompromisem pomiędzy dokładnością odwzorowania zjawiska rzeczywistego, możliwościami sprzętowymi i czasem obliczeń, co jest współbieżne z kosztami. Ostatnie uwarunkowanie wydaje się być niezasadnym, bo czy można wycenić ludzkie zdrowie lub życie. Jednakże takie pytania można byłoby postawić nie tylko w odniesieniu do zagadnień związanych z rozwiązywaniem i dokumentowaniem warunków panujących w przepływie. Przedstawione zastosowania modelowania przepływu krwi nie obejmują całego organizmu, a także wielu zjawisk, które towarzyszą przepływowi krwi. Nie wspomniano o przepływie krwi w naczyniach włosowatych, podczas którego zachodzi wymiana składników niezbędnych do życia komórek. Jest więc dodatkowe zjawisko dyfuzji, którego modelowanie stanowi dodatkową trudność w i tak skomplikowanym zagadnieniu. Nie ma też słowa na temat przepływu krwi w obszarze płuc. Krew o niskiej zawartości tlenu, wpływając w obszar pęcherzyków płucnych, oddaje zgromadzony wcześniej dwutlenek węgla i pobiera tlen, rozprowadzając go następnie po całym organizmie. Podczas tej wymiany można mówić aż o kilku następujących po sobie zjawiskach dyfuzji ze względu na ośrodek, w którym zachodzi. W wyniku rożnicy powinowactwa tlenu i dwutlenku węgla do hemoglobiny oraz różnicy ciśnień cząstkowych tych gazów w krwi i powietrzu znajdującym się w płucach, dyfuzja zachodzi wewnątrz czerwonej komórki krwi, w części płynnej krwi, w ścianie naczynia krwionośnego i pęcherzyka płucnego, aż wreszcie w powietrzu wypełniającym pęcherzyki. Złożoność tych zjawisk jest na tyle duża, że ich opis w chwili obecnej sprowadza się do bardzo uproszczonych modeli. Nie ma też wspomnianych wielu innych obszarów, w których zachodzi przepływ krwi - tętniaków naczyń mózgu, aorty, szczególnie w części brzusznej, a także w naczyniach wieńcowych oraz wirowych pompach krwi. W mniejszym lub większym stopniu w ośrodkach naukowych wielu krajów podejmowane są prace w tym zakresie, a liczba publikacji dotyczących tych zagadnień stale rośnie. Modelowanie przepływu krwi jest i będzie narzędziem niezwykle przydatnym i bezpiecznym. Rozwój metod numerycznej mechaniki płynów, ale przed wszystkim mocy i wydajności obliczeniowych sprzętu komputerowego będą czynnikami sprzyjającymi nowym obszarom zastosowań modelowania, a przede wszystkim wyników tegoż modelowania. Przykładem jest uzyskana zgoda Komisji Bioetyki na kliniczne zastosowanie nowej polskiej pneumatycznej komory wspomagania pracy serca, która w części przepływowej została opracowana przy współpracy Instytutu Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej i Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu. Informacja o zgodzie ukazała się w chwili ostatecznego redagowania niniejszej monografii. Przedstawione przykłady modelowania przepływów dotyczą przede wszystkim prac zrealizowanych w Zakładzie Aparatury Medycznej Instytutu Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej, którym kieruje od chwili jego powstania autor niniejszej monografii, ale mają swoje odniesienie do prac realizowanych w innych czołowych dla rozważanego obszaru ośrodkach na świecie. Jest to przedstawienie wyników prac już wykonanych i tylko części tych, które są obecnie realizowane, a które dotyczą pediatrycznych komór wspomagania serca wraz z zastawkami, pomp wirowych, modelowania przepływu w kole tętniczym oraz modelowanie procesu dojrzewania przetok. Nie można w tym miejscu pominąć istotnego wkładu projektów badawczych, dzięki realizacji których uzyskano wyniki, które są częścią przedstawionego w monografii materiału. Były to projekty finansowane przez ówczesny Komitet Badań Naukowych, następnie Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, a obecnie Narodowe Centrum Badań i Rozwoju i Narodowe Centrum Nauki

“Fast Track” Analysis of Small Wind Turbine Blade Performance

Small wind turbines (SWTs) can be significantly sensitive to variances in the blade geometry shape when their operation in relatively low ranges of Reynolds numbers is considered. An SWT case study, where an existing wind turbine prototype was equipped with a redesigned blade set, to increase its aerodynamic efficiency, is presented. The geometry modification process was targeted at maximizing the turbine power coefficient in the presumed point of low Reynolds operation. The applied design and analysis methods included practical implementation of previously established “Fast Track” procedure for wind turbine development. A newly prepared blade geometry and a reference blade set were examined numerically and experimentally. Selected design and assessment processes were supposed to be low resource demanding, making them possibly highly applicable in renewable energy industry. Therefore, the numerical analysis of both geometries was based on BEM (blade element momentum theory) equations. The research was expanded by model validation in small-scale wind tunnel tests to provide detailed information on BEM data reliability in comparison to the results of the experiment. The small-scale analysis, performed in Reynolds numbers below 100,000, provided information sufficient for evaluation of the redesigned blade. Implementation of the geometry obtained throughout the proposed procedure increased the rotor’s maximum power coefficient by 10%

A review of technologies in the area of production, storage and use of hydrogen in the automotive industry

Presently, we can learn and read more and more about hydrogen in both traditional and social media. The article answers why there is so much interest in hydrogen recently. It has been recognized by European and global decision-makers as a very promising medium necessary to carry out the climate and energy transformation. The advantages of hydrogen as a fuel and as a medium for storing large amounts of energy over a longer period of time is also presented. In addition, an overview of hydrogen technologies presented at the Hydrogen Technology Expo in Bremen in September 2023 is provided. The state of hydrogen technologies currently available on the market is compared to the latest achievements of scientists described in scientific articles. The aim of the article is to review the technologies available on the market for the production, storage and use of hydrogen as a vehicle fuel. Hydrogen technologies presented at the Hydrogen Expo in Bremen were confronted with the latest scientific achievements described in the latest scientific articles. Thanks to such a confrontation, it is possible to make a rational purchasing decision in the area of selected hydrogen technologies

Comparison of Training Strategies for Autoencoder-Based Monochromatic Image Denoising

Monochromatic images are used mainly in cases where the intensity of the received signal is examined. The identification of the observed objects as well as the estimation of intensity emitted by them depends largely on the precision of light measurement in image pixels. Unfortunately, this type of imaging is often affected by noise, which significantly degrades the quality of the results. In order to reduce it, numerous deterministic algorithms are used, with Non-Local-Means and Block-Matching-3D being the most widespread and treated as the reference point of the current state-of-the-art. Our article focuses on the utilization of machine learning (ML) for the denoising of monochromatic images in multiple data availability scenarios, including those with no access to noise-free data. For this purpose, a simple autoencoder architecture was chosen and checked for various training approaches on two large and widely used image datasets: MNIST and CIFAR-10. The results show that the method of training as well as architecture and the similarity of images within the image dataset significantly affect the ML-based denoising. However, even without access to any clear data, the performance of such algorithms is frequently well above the current state-of-the-art; therefore, they should be considered for monochromatic image denoising