Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: O obnašanju alg v turbulentnem toku še ni bilo narejenih veliko raziskav, vendar ima njihovo proučevanje vedno večji pomen zaradi škodljivosti cvetenj na okolje. Pričujoča raziskava je bila usmerjena v raziskavo obnašanja alg v turbulentnem toku in kvantifikacijo rezultatov s statističnimi orodji. Uporabljena metoda dela je bila numerični model Vreteno DNS, ki se je do sedaj uporabljal le za nežive delce. Za posamezne primere simulacije sta bili izbrani algi Microcystis flos-aquae in Planktothrix rubescens. Obravnavali smo tri primere: posamezne celice okroglih alg Microcystis flos-aquae, kolonije po 100 celic alg Microcystis flos-aquae in paličaste alge Planktothrix rubescens. Alge so bile modelirane kot togi delci s sferično obliko oziroma aproksimirane z elipsoidom. Alge smo modelirali v turbulentnem toku v kanalu, kjer je bilo strižno Reynoldsovo število 〖Re〗_τ = 150, ki se nanaša na polovično višino h in strižno hitrost u_τ. Strižna hitrost u_τ, ki temelji na povprečni strižni napetosti na steni in gostoti tekočine, je bila enaka 0,505 m/s. Polovična višina h pa je znašala 0,3 mm. Predstavljeni rezultati so na prvi pogled pri vseh treh primerih zelo podobni. Najbolj očitna podobnost med njimi je zadrževanje ob robovih kanala. Alge v sredini toka imajo najvišje hitrosti, če gledamo globinsko-hitrostne profile primerov. Hitrostni profili alg so precej podobni. Največ alg ima v vseh treh primerih hitrosti med 15 in 18 m/s. Rezultati, ki so med seboj tako podobni, dajejo slutiti, da pri algah bolj kot velikost in oblika na razporeditev v toku vpliva gostota, ki ima pri algah vrednosti, ki se med seboj ne razlikujejo veliko. Do večjih razlik med primeri bi lahko prišlo tudi pri povečanju Re-števila, kar pomeni bolj turbulentni tok, ki bi imel večji vpliv na alge.
Ključne besede: matematično-fizikalni model, Vreteno DNS, alge, turbulentni tok
Objavljeno v DKUM: 23.03.2017; Ogledov: 1732; Prenosov: 139
Celotno besedilo (3,09 MB)

Opis: V doktorski disertaciji se posvečamo razvoju hibridnega LES/URANS turbulentnega modela na osnovi metode robnih elementov (MRE) za simulacijo turbulentnega toka tekočine. Za izračun toka tekočine rešujemo sistem Navier-Stokesovih enačb zapisan v hitrostno-vrtinčni formulaciji. Sistem enačb je sestavljen iz enačb kinematike vrtinčnega polja na robu in hitrostnega polja v območju, enačbe kinetike vrtinčnosti polja, energijske enačbe, ter prenosne enačbe turbulentne kinetične energije za izračun turbulentnih modelov. Za enačbo kinematike smo uporabili nefizikalno časovno shemo. Uporabili smo spojen LES/URANS hibridni turbulentni model, kjer je vmesna površina med LES in URANS območje določena s fizikalno veličino, ter je dinamično določena tekom simulacije. Za preklopni kriterij med LES in URANS območjem smo uporabili Reynoldsovo število določeno s turbulentno kinetično energijo, ter Reynoldsovo število določeno s skupno turbulentno kinetično energijo. Glavna značilnost spojenih hibridnih modelov je, da za izračun toka uporabljajo en set vodilnih enačb. LES in URANS model sta v povezavi s preklopnim kriterijem spojena v prenosni enačbi turbulentne kinetične energije. V odvisnosti od karakteristike toka, ter preklopnega kriterija, za določeno območje uporabimo pod-mrežno ali URANS efektivno viskoznost. Pod-mrežna ali URANS viskoznost je nadaljnje uporabljena v prenosni enačbi turbulentne kinetične energije, ter v vodilnih enačbah za izračun toka tekočine. V hibridnem LES/URANS turbulentnem modelu je LES model uporabljen za vrtince z največ energije, torej velike vrtince, ter URANS model za obstensko območje. Za LES in URANS model smo uporabili modela, ki temeljita na turbulentni kinetični energiji, pri čemer smo za URANS model izbrali eno-enačbeni model razvit za obstenska območja. Numerični algoritem smo najprej validirali na testnih primerih. Za validacijo vodilnih enačb toka tekočine smo uporabili testni primer direktne numerične simulacije toka v gnani kotanji, ter za validacijo energijske enačbe direktno numerično simulacijo toka naravne konvekcije pri nižjih Rayleighevih številih. Po uspešni validaciji z uporabo direktne numerične simulacije, smo razvit LES/URANS hibridni turbulentni model testirali na turbulentnem toku naravne konvekcije v kvadratni kotanji, s čimer smo potrdili pravilnost delovanja hibridnega modela.
Ključne besede: metoda robnih elementov, hibridni LES-RANS model, prenos toplote, turbulentni tok, hitrostno vrtinčen zapis, računalniška dinamika tekočin, naravna konvekcija
Objavljeno v DKUM: 11.12.2014; Ogledov: 2898; Prenosov: 338
Celotno besedilo (26,97 MB)

Opis: Avtomobilska industrija se dandanes sooča z vedno večjimi izzivi, razvojni cikel bencinskega motorja pa mora biti zaključen v izredno kratkem časovnem obdobju. Ugoditi okoljskim predpisom je le eden izmed poglavitnih izzivov, s katerimi so soočeni inženirji. Vsem zahtevam trga je v izjemno kratkem času možno ugoditi le izključno z pomočjo uporabe numeričnimi simulacij (RDT). V ta namen se uporabljajo programska orodja, ki omogočajo izdelavo računskih mrež zgorevalne komore, pri čemer je uporabniku ponujena možnost odločitve med dvema različnima topologijama. Izvedena je bila primerjava rezultatov pridobljenih z računsko mrežo izdelano s pomočjo avtomatiziranega postopka znotraj programa Fire FAME Engine Plus ter strukturirano računsko mrežo izdelano s programom Fire ESE Engine. Glede na pridobljene rezultate različnih topologij in gostot mrež ter debeline in števila dodeljenih plasti za popis razmer tik ob steni, so bila podana priporočila za nadaljnjo delo pri izdelavi tovrstnih računskih mrež.
Ključne besede: čunalniška dinamika tekočin, bencinski motor GDI, emisije CO2, evropski emisijski standard, sistem za dobavo goriva, zidna funkcija, turbulentni model, večfazni tok, zgorevanje, diskretizacija domene, strukturirana računska mreža
Objavljeno v DKUM: 12.12.2013; Ogledov: 1875; Prenosov: 235
Celotno besedilo (5,23 MB)

Opis: Diplomska naloga predstavlja numerični izračun ohlajanja ulitka. Analiza je bila narejena s programskim paketom ANSYS CFX – 13.0. Izračunali sta se dve stanji, in sicer časovno neodvisno ter časovno odvisno stanje. Za hladilni medij se je uporabil zrak. Namen je bil teoretično in s pomočjo numerične simulacije izračunati potreben čas za ohlajanje ulitka. Rezultati pokažejo, da analitični izračun poda pregrobo oceno potrebnega časa ohlajanja ulitka. Časovno odvisna numerična simulacija pokaže, da je čas ohlajanja daljši od izračunanega. Ugotovimo, da se volumen ulitka ohlaja enakomerno, in ne opazimo kritičnih točk.
Ključne besede: prenos toplote, ohlajanje, turbulentni modeli, numerična simulacija
Objavljeno v DKUM: 15.11.2012; Ogledov: 2129; Prenosov: 180
Celotno besedilo (3,06 MB)

Opis: V prispevku je predstavljen pristop k modeliranju turbulentnega toka v porozni snovi. Matematični model temelji na uporabi klasičnih Navier-Stokesovih enačb za čisto tekočino, ki so v osnovi zapisane na mikroskopskem nivoju. V primeru obravnavanja turbulence v porozni snovi je potrebno posebej modelirati turbulenco (časovno nihanje spremenljivk) ter transportne pojave v porozni snovi (prostorsko spreminjanje). Vodilne enačbe se tako časovno in prostorsko povprečijo, pri čemer se izkaže, da različen vrstni red povprečenja vodi do drugačnih modelov. Za numerično reševanje tovrstnih problemov bo uporabljena Robno Območna Integralska Metoda (ROIM) zato so predstavljene njene osnovne značilnosti.
Ključne besede: porozna snov, turbulentni tok, Navier-Stokesove enačbe, turbulence, robno območna integralska metoda
Objavljeno v DKUM: 31.05.2012; Ogledov: 2184; Prenosov: 78
Povezava na celotno besedilo