Numerické řešení dynamiky kavitační bubliny
Loading...
Date
Authors
Münster, Filip
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
ORCID
Abstract
Tato práce se zabývá numerickým řešením dynamiky kavitační bubliny a chováním plynového měchýřku sinice. Je vytvořen program pro numerický výpočet dynamiky bublin pomocí Rayleigh-Plessetovy rovnice a jejích modifikací. Následně jsou zkoumány bubliny různých velikostí při různých budicích frekvencích při akustické kavitaci. Dále je vytvořen model pro hydrodynamickou kavitaci. Tento model kombinuje CFD výpočet proudění ve Venturiho dýze s výpočtem dynamiky kavitační bubliny. Poslední část se zabývá chováním plynových měchýřků sinic v proměnném tlakovém poli a při průchodu Venturiho dýzou.
This thesis deals with the numerical solution of cavitation bubble dynamics and with cyanobacteria gas vesicle behaviour. A program for the numerical calculation of bubble dynamics is created using the Rayleigh-Plesset equation and its modifications. Subsequently, bubbles of different sizes are investigated during acoustic cavitation with various driving frequencies. Furthermore, a model for hydrodynamic cavitation is created. The model combines CFD computation of flow in the Venturi nozzle with the cavitation bubble dynamics calculation. The last part of the work is dedicated to cyanobacteria gas vesicle behaviour in a variable pressure field and during passage through the Venturi nozzle.
This thesis deals with the numerical solution of cavitation bubble dynamics and with cyanobacteria gas vesicle behaviour. A program for the numerical calculation of bubble dynamics is created using the Rayleigh-Plesset equation and its modifications. Subsequently, bubbles of different sizes are investigated during acoustic cavitation with various driving frequencies. Furthermore, a model for hydrodynamic cavitation is created. The model combines CFD computation of flow in the Venturi nozzle with the cavitation bubble dynamics calculation. The last part of the work is dedicated to cyanobacteria gas vesicle behaviour in a variable pressure field and during passage through the Venturi nozzle.
Description
Citation
MÜNSTER, F. Numerické řešení dynamiky kavitační bubliny [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fluidní inženýrství
Comittee
prof. Ing. František Pochylý, CSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
Date of acceptance
2018-10-22
Defence
Student prezentoval diplomovou práci na téma numerického řešení dynamiky kavitační bubliny. Seznámil komisi s hlavními důvody nutnosti zabývat se studiem kavitace a kavitačních bublin. Popsal základní Rayleigh-Plessetovu rovnici i další modely sloužící k modelování bublin. Zmínil pojem akustické kavitace a popsal chování bubliny v závislosti na budící frekvenci v poměru k frekvenci vlastní. Aplikoval predikce chování bubliny na jednoduché hydrodynamické případy proudění s výskytem kavitace v systému. V prezentaci rovněž uvedl některé praktické aplikace kavitačních účinků využitelných v praxi, jako je např. destrukce plynových měchýřků sinic.
Na základě oponentského posudku byl dotazován na tvar měchýřku sinic s ohledem na kulový či válcový tvar a dynamiku chování měchýřků. Také osvětlil podstatu tzv. tuhého problému a jeho numerické pozadí. Dále zmínil stanovení velikosti rychlosti zvuku v systému. Komisí byl v rozpravě tázán na linearitu problému s ohledem na stanovení vlastní frekvence. Také měl posoudit případ, v němž se vlastní frekvence rovnala budící. Okomentoval velikosti tlaků v systému při kolapsu bublin a vliv povrchového napětí v hlavní rovnici modelující velikost kavitační bubliny. Osvětlil pojetí Lagrangeova a částečně Eulerova souřadného systému s ohledem na působící síly.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena