Modelování kavitace vypíracího roztoku, čpavkové vody, čpavkové vody se zvýšeným obsahem čpavku a hydrogen sulfidu, dehtového kondenzátu

The aim is to design and implement a procedure of numerical modelling of cavitation of working mixtures: wash-out water, ammonia water, ammonia water with an increased content of hydrogen sulphide and ammonia, tar condensate. The numeric modelling is designed in the program Ansys Fluent using Schnerr-Sauer cavitation model. The issue of these liquids modelling can be solved by the cavitation simulation of water admixtures. Working fluids contain the following main ingredients: water, ammonia, carbon dioxide and hydrogen sulphide. Subsequently, a comparison of the amount of water vapor (reference liquid) and given fluid vapor is executed. The Schnerr-Sauer model is chosen because of good results in previous simulations for water cavitation. As a geometry is selected Laval nozzle. Modelled liquid mixtures are used in the petrochemical industry, as a filling for fluid circuits where cavitation may occur and therefore the research is needed.Cílem je navrhnout postup a provést numerické modelování kavitace pracovních směsí: vypíracího roztoku, čpavkové vody, čpavkové vody se zvýšeným obsahem čpavku a hydrogenu sulfidu, dehtového kondenzátu v programu Ansys Fluent s využitím Schnerr-Sauer kavitačního modelu. Problematiku modelování těchto kapalin je možno řešit simulací kavitace jednotlivých příměsí daného roztoku. Pracovní kapaliny obsahují tyto hlavní příměsi: vodu, amoniak, oxid uhličitý a hydrogen sulfid. Následně je provedeno porovnání množství páry vody (referenční tekutina) a páry zadaných tekutin. Schnerr-Sauer model je vybrán z důvodu dosažení dobrých výsledků při dřívějších simulacích pro vodní kavitaci. Jako geometrie je vybrána Lavalova dýza. Modelované směsi kapalin se užívají v petrochemickém průmyslu, jako náplň do tekutinových obvodů, kde se může vyskytnout kavitace a proto je tento výzkum potřebný

Measurement of aerodynamic and acoustic quantities describing flow around a body placed in a wind tunnel

Aerodynamically generated noise affects passenger comfort in cars, high-speed trains, and airplanes, and thus, automobile manufacturers aim for its reduction. Investigation methods of noise and vibration sources can be divided into two groups, i.e. experimental research and mathematical research. Recently, owing to the increase in computing power, research in aerodynamically generated noise (aero-acoustics) is beginning to use modem methods such as computational fluid dynamics or fluid-structure interaction. The mathematical model of turbulent flow is given by the system of partial differential equations, its solution is ambiguous and thus requires verification by physical experiment. The results of numerical methods are affected by the boundary conditions of high quality gained from the actual experiment. This article describes an application of complex measurement methodology in the aerodynamic and acoustic (vibro-acoustic) fields. The first part of the paper is focused on the specification of the experimental equipment, i.e. the wind tunnel, which was significantly upgraded in order to obtain the relevant aerodynamics and vibro-acoustics data. The paper presents specific results from the measurement of the aerodynamic and vibro-acoustic fields.Web of Science191282

Proudění v potrubí kruhového průřezu za použití podmínky částečně smáčivého povrchu

This contribution deals with the possibility of numerical modeling of fluid flow in horizontal pipes of circular cross section with boundary condition including the effect of wall partial wetting. ANSYS Fluent software was used for numerical modeling. Boundary condition including the effect of wall partial wetting is based on a theory where the adhesive coefficient k determines the wettability of the wall, defined by prof. Pochylý [1-5]. User defined function (UDF) was created for this boundary condition and it was verified in both 2D and 3D geometry. The results of numerical modeling have been verified by theoretical assumptions. Furthermore, the article presents the physical experiment results of pressure losses measuring in pipes of circular cross section of different materials in laminar flow. Subsequently, the experiment results are compared with the theory of fully wettable and partially wettable walls to determine the adhesive coefficient k for the material of used pipes.Článek pojednává o možnosti numerického modelování proudění kapaliny ve vodorovném potrubí kruhového průřezu s využitím okrajové podmínky zahrnující vliv částečné smáčivosti stěn. Pro numerické modelování bylo využito programu ANSYS Fluent. Okrajová podmínka zahrnující vliv částečné smáčivosti stěn vychází z teorie, kde smáčivost povrchu stěny určuje adhesní součinitel k, který definoval prof. Pochylý [1-5]. Pro tuto podmínku byla vytvořena uživatelsky definovaná funkce (UDF), která byla ověřena ve 2D i 3D geometrii. Výsledky z numerického modelování byly ověřeny dle teoretických předpokladů. Dále článek představuje výsledky z provedeného fyzikálního experimentu měření tlakových ztrát v potrubí kruhového průřezu z různých materiálů při laminárním proudění. Následně jsou výsledky experimentu srovnány s teorií smáčivých i částečně smáčivých stěn s cílem stanovit adhezní součinitel k pro použité materiály potrubí

Vliv částečně smáčivého povrchu na proudové pole v mezeře mezi dvěma souosými válci

The influence of the partial surface wetting on the flow field between the two coaxial cylinders, the inner of which rotates, has been investigated numerically. Wall boundary condition was modified to account for partial wettability based on the equation proposed by Pochylý for the general curved surface [1-10]. FLUENT software was applied to model the stationary viscous fluid flow in a narrow gap. Different boundary conditions were applied on the rotating wall of the inner cylinder. The results obtained by numerical modelling were compared with theoretical assumptions.Vliv částečně smáčivého povrchu na proudové pole v mezeře mezi dvěma souosými válci, z nichž vnitřní rotuje, byl zkoumán s využitím numerického modelování. Modifikace okrajové podmínky vychází z rovnice, kterou pro částečně smáčivý obecně zakřivený povrch definoval Pochylý [1-10]. V software FLUENT bylo simulováno stacionární proudění nestlačitelné viskózní tekutiny v úzké mezeře, kdy na stěnu vnitřního válce byla aplikována okrajová podmínka zahrnující vliv částečné smáčivosti. Výsledky z numerické simulace byly následně porovnány s teoretickými vztahy

Mathematical modeling of methane combustion

The paper presents the process of the creation of the mathematical model of methane turbulent combustion using ANSYS FLUENT 13.0 software. The decommissioned mathematical model for species transfer with chemical reaction is described, where burning is based on stoichiometric equations of perfect combustion. Work also analyzes the appropriateness of models dealing with the kinetics of burning and describes their mutual comparison

Vliv částečně smáčivého povrchu na proudové pole v potrubí kruhového průřezu

In this paper the study of laminar flow in a pipe with a slip boundary is presented. The influ-ence of the partial surface wetting on shear and velocity profile as well as pressure drop has been investigated numerically. Steady, isothermal, incompressible flow was modelled in 2D and 3D geom-etry. Wall boundary condition was modified through the user defined function to account for partial surface wettability based on the theory proposed by Pochylý [1-10]. The results obtained by numeri-cal modelling in Fluent were compared with theoretical assumptions.Článek prezentuje výsledky numerického modelování laminárního proudění v potrubí kruhového průřezu s částečně smáčivou stěnou. Byl vyšetřován vliv okrajové podmínky na průběh smykového napětí po průřezu, rychlostní profil a tlakový spád. Proudění bylo modelováno jako stacionární, izotermní a nestlačitelné ve 2D i 3D geometrii. Okrajová podmínka na stěně byla modifikována pomocí uživatelsky definované funkce umožňující zahrnout do výpočtu adhesní součinitel k podle teorie definované prof. Pochylým [1-10]. Výsledky z numerického modelování byly dále srovnány s teoretickými předpoklady

Flow of oil and water through the nozzle and cavitation

Today, the correct understanding of the issue of oil and water cavitation is important due to the growing demands on working conditions in hydraulic systems (pressure and flow rate). This article deals with the measurement and subsequent mathematical modeling of cavitation in a convergent-divergent nozzle of circular cross-section. Cavitation depends on the physical properties of the flowing medium as a function of temperature. Usually, cavitation in water is defined by a two-phase flow of water and vapor, but the air contained in the water significantly affects cavitation. There is usually no vapor cavitation in the oil. Far more often, cavitation in oil is caused by the air it contains. For comparison, cavitation in water and oil was generated in experiments with an identical nozzle. The measurement was used to define boundary conditions in mathematical models and to verify simulations. The problem of cavitation was solved by three variants of multiphase flow, single-phase flow (water, oil), two-phase flow (water-vapor, oil-air) and three-phase flow (water-vapor-air, oil-vapor-air). A turbulent model with cavitation was used for all variants. The verification of simulations shows that for water cavitation it is necessary to use a three-phase model (water, vapor, air) and for oil cavitation a two-phase model (oil, air) is sufficient. The measurement results confirm the importance of the air phase in modeling cavitation in both water and oil.Web of Science911art. no. 193

Multiphase fluid models to deal with fluid flow dynamics

When dealing with dynamic issues, we often encounter problems of hydraulic shock (water hammer) and cavitation causing distortion of the surrounding material, destruction of material, accompanied by sounds and vibrations. These dynamic behavior of the liquids is due to the presence of gases in the liquid, especially air, vapor and possibly other gases in smaller quantities. The density of such a liquid is assumed to be a function of a liquid elastic modulus depending on pressure or it is defined as the density of a multiphase mixture of incompressible liquid and compressible gases (vapour, air) depending on pressure too. The article is focused on specification of mathematical models of multiphase flow for piping (one dimensional) hydraulic systems and spatial (three dimensional) hydraulic elements and systems. The electrohydraulic analogue (Matlab-SimHydraulics) method and finite volume method (Ansys-Fluent) are used for illustrative fluid dynamics tasks.Web of Science20192896289

Desorption/ablation of lithium fluoride induced by extreme ultraviolet laser radiation

The availability of reliable modeling tools and input data required for the prediction of surface removal rate from the lithium fluoride targets irradiated by the intense photon beams is essential for many practical aspects. This study is motivated by the practical implementation of soft X-ray (SXR) or extreme ultraviolet (XUV) lasers for the pulsed ablation and thin film deposition. Specifically, it is focused on quantitative description of XUV laser-induced desorption/ablation from lithium fluoride, which is a reference large band-gap dielectric material with ionic crystalline structure. Computational framework was proposed and employed here for the reconstruction of plume expansion dynamics induced by the irradiation of lithium fluoride targets. The morphology of experimentally observed desorption/ablation craters were reproduced using idealized representation (two-zone approximation) of the laser fluence profile. The calculation of desorption/ablation rate was performed using one-dimensional thermomechanic model (XUV-ABLATOR code) taking into account laser heating and surface evaporation of the lithium fluoride target occurring on a nanosecond timescale. This step was followed by the application of two-dimensional hydrodynamic solver for description of laser-produced plasma plume expansion dynamics. The calculated plume lengths determined by numerical simulations were compared with a simple adiabatic expansion (blast-wave) model.Web of Science61213813

Najíždění kotle pomocí plazmového hořáku

In this paper the plasma technology of kettle PG350 starting is presented. Mathematical modeling was used for solving of this problem, when mixture coal was ignited of plasma burner. The computation was simulated on simplified kettle PG 350 geometry. Coal mixture was ignited by air about 7000 K instead of plasma. Task was defined as turbulent flow of air and coal particles with heat transfer and chemical reactions. In software Fluent 6.3 flow can be solved by turbulent models and heat transfer by radiation models. Mathematical model of continuous phase and discrete phase, which characterizes adrift of coal particle, was created. Combustion was solved by models of combustion in Fluent. Mathematical model was solved by finite volume method.V článku je prezentována plazmová technologie pro najíždění kotle PG350. Tato technologie byla řešena matematickým modelováním, kdy uhelná směs byla zapálená plazmovým hořákem. Výpočet byl modelován na zjednodušené geometrii kotle PG350. Uhelná směs se zapálí místo plazmy vzduchem o teplotě 7000 K. Úloha byla definována jako turbulentní proudění vzduchu a uhelných částic v práškovodu s přenosem tepla a chemickou reakcí. V softwaru Fluent 6.3 lze proudění řešit tzv. modely turbulence, přenos tepla pak tzv. radiačními modely. Byl vytvořen matematický model turbulentního proudění spojité fáze a diskrétní fáze, což charakterizuje unášení uhelných částic. Spalování je řešeno pomocí spalovacích modelů ve Fluentu. Model byl řešen metodou konečných objemů