Projekt: Studie toku kapaliny typu potůček
Motivace
Tok kapaliny typu potůček nejenom potkáváme velmi často v běžném životě (například ve sprše či na skle auta za deště), ale zároveň se jedná o jev důležitý v mnoha průmyslových a vědeckých odvětvích. Chemického inženýra bude zajímat tok kapaliny v separačních kolonách či výměnících tepla nebo výroba plaveného skla, geologa rozlévání magmatu při sopečných erupcích a leteckého inženýra chování kapaliny kondenzující na letounu.
 |
| Příklad potůčku: voda na skle, [zdroj] |
Základní popis problému
Z matematického hlediska se jedná o problém s volnou hranicí (fázové rozhraní kapalina-plyn), pro jehož simulaci je nutné řešit takzvané Navier-Stokesovy rovnice (aplikaci druhého Newtonova zákona pro mechaniku tekutin). Navier-Stokesovy rovnice jsou nelineární parabolické diferenciální rovnice a k jejich řešení lze přistoupit dvěma způsoby. Prvním způsobem je vyvinout numerickou metodu, pomocí které získáme přibližné řešení původního problému. Druhým způsobem potom je zjednodušit tyto rovnice až na takový tvar, který jsme, v ideálním případě, schopni vyřešit přesně.
 |
| Model experimentární aparatury z TU Freiberg. Simulace v programu OpenFOAM |
Cíle projektu
- Vyvinout zjedodušené modely pro simulaci toku kapaliny typu potůček pro různé geometrie a podmínky.
- S využitím volně dostupného software (OpenFOAM) zkonstruovat numerické simulace vhodné pro ověření vyvíjených modelů
 |
| Tok typu potůček na válcové geometrii. Simulace v programu OpenFOAM |
Příležitost
V případě, že jako studenta/ku vás výše zmíněná problematika zaujala, máte kladný vztah k práci na počítači a matematice obecně, neváhejte mě kontaktovat na
isozm(at)vscht.cz.
Při práci na tomto projektu si velmi pravděpodobně
- osvojíte výpočetní prostředí MATLAB
- rozšířite obzory o práci se software OpenFOAM
- vyzkoušíte základní principy HPC (High Performance Computing), simulace spojené s projektem provádíme na školním superpočítači Altix
Ale hlavně zjistíte něco víc o moderní matematice a matematickém modelování.
 |
| Porovnání tvaru fázového rozhraní potůčku získaného přímou numerickou simulací (CFD) a třemi různými zjednodušenými metodami pro případ toku na válci. |
Publikace
Isoz, M. Spreading rivulet with decrease in flow rate induced by dissipation in underlying wetting film. In Proceedings of the conference TPFM'15, Topical Problems of Fluid Mechanics; Simurda, D. Bodnar, T., Eds.; 2015; pp 77-80. .pdf slidy
Isoz, M. Using VOF opensource code for rivulet type flow modeling. In Proceedings of the conference SNA'15, Seminar on Numerical Analysis & Winter School; Blaheta, R. Starý, J. Sysalová, D., Eds.; 2015; pp 45–48. .pdf slidy
Isoz, M. Simplified model for a rivulet spreading down an inclined wetted plate. In Proceedings of the conference 4th Scientific Colloquium, 4th Scientific Colloquium; Janovska, D., Kubicek, M., Eds.; 2014; pp 102–118. .pdf slidy
Isoz, M. Computationally inexpensive method to determine size of
gas-liquid interfacial area of rivulet spreading on inclined wetted
plate. In Proceedings of the conference TPFM'14, Topical Problems of Fluid Mechanics; Simurda, D., Bodnar, T., Eds.; 2014; pp 59–62. .pdf slidy
Isoz, M. LIF data evaluation – image processing algorithms. In Proceedings of the Conference SNA’14, Seminar on Numerical Analysis & Winter School; Bílková, H., Rozložník, M., Tichý, P., Eds.; 2014; pp 51–54. .pdf slidy
Diplomová práce
| Název: |
Study of the Rivulet Type Flow of the Liquid on the Inclined Plate |
| Autor: |
Ing. Martin Isoz |
| Školitel: |
Ing. František Jonáš Rejl, PhD. |
| Ústav: |
Ústav chemického inženýrství (409) |
| Obor: |
Chemické inženýrství, bioinženýrství a matematické modelování procesů |
| Text: |
.pdf |
Bakalářská práce
| Název: |
Umělé Neuronové Sítě pro Modelování Výtěžků Pyrolýzy Výševroucích Surovin |
| Autor: |
Ing. Martin Isoz |
| Školitel: |
doc. Ing. Petr Zámostný, PhD. |
| Ústav: |
Ústav organické technologie (111) |
| Obor: |
Aplikovaná chemie a materiály |
| Text: |
.pdf |
