Computational Fluid Dynamics and Fluid Flow Visualization Methods

U ovom radu obrađena je tematika primjene i svrhe Računalne dinamike fluida (RDF) u svakodnevnoj praksi te metode vizualizacije strujanja fluida. Radi lakšeg shvaćanja pojma modela turbulencije u radu su navedene osnovne karakteristike fluida od kojih je fokus dan na viskoznosti i kompresibilnosti. U svrhu opisa dinamike gibanja fluida definirane su osnovne vladajuće jednadžbe strujanja fluida, koje uključuju laminarani i turbulentni režim toka. Značajan fokus ovog rada posvećen je kreiranju numeričkih modela primjenom Računalne dinamike fluida, od samog predprocesiranja, definiranja domene problema, izrade numeričke mreže, sve do parametara potrebnih za definiranje pojedinih turbulentnih modela te načina vizualizacije rješenja promatranog problema kroz postprocesiranje. Drugi dio rada razmatra eksperimentalne i računalne metode vizualizacije strujanja fluida unutar kojih su dani pojedini primjeri za svaku od metoda vizualizacije.This paper deals with application and purpose of Computational Fluid Dynamics (CFD) in everyday practice and methods of fluid flow visualization. In order to facilitate the understanding of the concept of turbulence model the paper presents the basic characteristics of the fluid, of which the focus is on viscosity and compressibility. For the purpose of describing the dynamics of fluid motion, the basic governing equations of fluid flow are defined, which include laminar and turbulent flow regimes. A significant focus of this paper is given to the creation of numerical models using CFD, from preprocessing, defining the problem domain, creating a numerical network, to necessary parameters for defining individual turbulent models and methods of visualizing the solution of the observed problem through postprocessing. The second part of the paper discusses experimental and computational methods of fluid flow visualization, within which individual examples for each of the visualization methods are given

Conceptual Design for Protection of Volosko From Storm Surges

U ovome radu predloženo je idejno rješenje zaštite priobalnog dijela naselja Volosko od olujnih uspora, odnosno kombiniranog djelovanja visokih razina mora i valova. U uvodnom dijelu rada dan je pregled Plana upravljanja vodnim rizicima s prikazom rezultata opasnosti i rizika od poplava s mora za predmetno područje. U okviru rada prikupljeni su i prikazani rezultati analize vjerojatnosti pojave visokih razina mora i valova ispred naselja Volosko iz najnovijih studija i istraživanja na temu poplava od mora i ranjivosti obalnog područja. Opisano je postojeće stanje u naselju Volosko te problemi koji se javljaju za vrijeme olujnih uspora pri puhanju olujnog juga. Predložena su četiri potencijalna rješenja zaštite obalnog pojasa naselja Volosko od olujnih uspora i prelijevanja valova: niska zaštitna školjera, visoka zaštitna školjera, podmorski prag i potopljeni valolom. U središnjem dijelu rada napravljen je pregled analitičkih izraza za procjenu prelijevanja pomoću kojih je analizirana učinkovitost predloženih zaštitnih građevina. S ciljem pouzdanije ocjene učinkovitosti predloženih rješenja dodatno je provedeno eksperiomentalno istraživanje u hidrotehničkom laboratoriju, u okviru čega su izrađeni fizikalni modeli u umanjenom mjerilu. Nakon ocjene učinkovitosti, odabrane su dvije obalne građevine, visoka zaštitna školjera i potopljeni valolom te je za njih proveden proračun stabilnosti i dimenzioniranje osnovnih konstruktivnih elemenata.In this Thesis, a conceptual solution is proposed for the protection of the coastal part of the settlement of Volosko from storm surges, as well as from the combined flooding caused by high sea level and waves. In the introductory part of the paper, an overview of the Water Risk Management Plan is provided, with the main results on coastal flood hazards and risks for the area in question. In addition, this Thesis presents the results of the analysis of the probability of occurrence of high sea levels and waves off Volosko from the latest studies and research on coastal flooding and vulnerability of the coastal area. An overview of the characteristics of the Volosko and the problems encountered during storm surges and strong south wind sirocco is presented. Four possible solutions are proposed to protect the Volosko coastal zone from storm surges and overtopping waves: a low breakwater, a high breakwater, a submerged sill, and a submerged breakwater. The central part of the paper provided an overview of the analytical expressions for wave overtopping, which were then used to evaluate the effectiveness of the proposed protective structures. To evaluate more reliably the effectiveness of the proposed solutions, additional experimental investigations were carried out in the hydrotechnical laboratory. As part of these investigations, several physical models were built at a model scale. After evaluating the effectiveness, two coastal structures, a high rubble- mound breakwater and a submerged breakwater, were selected, and a stability check was performed, followed by a design of their structural elements

Conceptual Design for Protection of Volosko From Storm Surges

U ovome radu predloženo je idejno rješenje zaštite priobalnog dijela naselja Volosko od olujnih uspora, odnosno kombiniranog djelovanja visokih razina mora i valova. U uvodnom dijelu rada dan je pregled Plana upravljanja vodnim rizicima s prikazom rezultata opasnosti i rizika od poplava s mora za predmetno područje. U okviru rada prikupljeni su i prikazani rezultati analize vjerojatnosti pojave visokih razina mora i valova ispred naselja Volosko iz najnovijih studija i istraživanja na temu poplava od mora i ranjivosti obalnog područja. Opisano je postojeće stanje u naselju Volosko te problemi koji se javljaju za vrijeme olujnih uspora pri puhanju olujnog juga. Predložena su četiri potencijalna rješenja zaštite obalnog pojasa naselja Volosko od olujnih uspora i prelijevanja valova: niska zaštitna školjera, visoka zaštitna školjera, podmorski prag i potopljeni valolom. U središnjem dijelu rada napravljen je pregled analitičkih izraza za procjenu prelijevanja pomoću kojih je analizirana učinkovitost predloženih zaštitnih građevina. S ciljem pouzdanije ocjene učinkovitosti predloženih rješenja dodatno je provedeno eksperiomentalno istraživanje u hidrotehničkom laboratoriju, u okviru čega su izrađeni fizikalni modeli u umanjenom mjerilu. Nakon ocjene učinkovitosti, odabrane su dvije obalne građevine, visoka zaštitna školjera i potopljeni valolom te je za njih proveden proračun stabilnosti i dimenzioniranje osnovnih konstruktivnih elemenata.In this Thesis, a conceptual solution is proposed for the protection of the coastal part of the settlement of Volosko from storm surges, as well as from the combined flooding caused by high sea level and waves. In the introductory part of the paper, an overview of the Water Risk Management Plan is provided, with the main results on coastal flood hazards and risks for the area in question. In addition, this Thesis presents the results of the analysis of the probability of occurrence of high sea levels and waves off Volosko from the latest studies and research on coastal flooding and vulnerability of the coastal area. An overview of the characteristics of the Volosko and the problems encountered during storm surges and strong south wind sirocco is presented. Four possible solutions are proposed to protect the Volosko coastal zone from storm surges and overtopping waves: a low breakwater, a high breakwater, a submerged sill, and a submerged breakwater. The central part of the paper provided an overview of the analytical expressions for wave overtopping, which were then used to evaluate the effectiveness of the proposed protective structures. To evaluate more reliably the effectiveness of the proposed solutions, additional experimental investigations were carried out in the hydrotechnical laboratory. As part of these investigations, several physical models were built at a model scale. After evaluating the effectiveness, two coastal structures, a high rubble- mound breakwater and a submerged breakwater, were selected, and a stability check was performed, followed by a design of their structural elements

Computational fluid dynamics and fluid flow visualization methods

U ovom završnom radu obrađena je tema Računalne dinamike fluida i metoda vizualizacije strujanja tekućina. Navedene su osnovne karakteristike tekućine od kojih je fokus dan na viskoznost i kompresibilnost. Definirana je strujnica i temeljne osnove strujanja tekućine što uključuje laminarno i turbulentno tečenje zajedno sa Reynoldsovim brojem Re. Objašnjene su osnove Računalne dinamike fluida. Razrađene su faze unutar numeričkog modeliranja unutar Računalne dinamike fluida i opisane metode za diskretizaciju domene. Prikazane su i objašnjene metode vizualizacije strujanja tekućine, te dani pojedini primjeri za svaku od metoda vizualizacije.This final work deals with the topic of Computer Fluid Dynamics and methods of fluid flow visualisation. The basic properties of a liquid are given where viscosity and compressibility are important. The streamline and the basic principles of liquid flow are defined which includes laminar and turbulent flow together with the Reynolds number Re. The basics of Computational Fluid Dynamics are explained. The phases within the numerical modeling in Computational Fluid Dynamics are developed and the methods for domain discretization are described. Methods of fluid flow visualisation are presented and explained, and individual examples for each of the visualisation methods are given

Computational fluid dynamics and fluid flow visualization methods

U ovom završnom radu obrađena je tema Računalne dinamike fluida i metoda vizualizacije strujanja tekućina. Navedene su osnovne karakteristike tekućine od kojih je fokus dan na viskoznost i kompresibilnost. Definirana je strujnica i temeljne osnove strujanja tekućine što uključuje laminarno i turbulentno tečenje zajedno sa Reynoldsovim brojem Re. Objašnjene su osnove Računalne dinamike fluida. Razrađene su faze unutar numeričkog modeliranja unutar Računalne dinamike fluida i opisane metode za diskretizaciju domene. Prikazane su i objašnjene metode vizualizacije strujanja tekućine, te dani pojedini primjeri za svaku od metoda vizualizacije.This final work deals with the topic of Computer Fluid Dynamics and methods of fluid flow visualisation. The basic properties of a liquid are given where viscosity and compressibility are important. The streamline and the basic principles of liquid flow are defined which includes laminar and turbulent flow together with the Reynolds number Re. The basics of Computational Fluid Dynamics are explained. The phases within the numerical modeling in Computational Fluid Dynamics are developed and the methods for domain discretization are described. Methods of fluid flow visualisation are presented and explained, and individual examples for each of the visualisation methods are given