Numerical modelling of unstable fluid flow past heated bodies
Numerické modelování nestabilit při obtékání zahřívaných těles
dissertation thesis (DEFENDED)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/81818Identifiers
Study Information System: 44821
Collections
- Kvalifikační práce [10932]
Author
Advisor
Consultant
Hron, Jaroslav
Referee
Feistauer, Miloslav
Rohan, Eduard
Faculty / Institute
Faculty of Mathematics and Physics
Discipline
Mathematical and Computer Modelling
Department
Mathematical Institute of Charles University
Date of defense
23. 9. 2016
Publisher
Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakultaLanguage
English
Grade
Pass
Keywords (Czech)
Navier-Stokes-Fourierovy rovnice, metoda spectrálních elementů, teplotně závislé proudění, úhel odtrženíKeywords (English)
Navier-Stokes-Fourier, spectral element methods, heated flow, separation angleNázev práce: Numerické modelování nestabilit při obtékání zahřívaných těles Autor: Jan Pech Katedra: Matematický ústav UK Vedoucí disertační práce: prof. Ing. František Maršík, DrSc., Matematický ústav UK Abstrakt: Práce přináší nové výsledky z oboru numerických výpočtů proudění ovlivněného změnami teploty. Navržený výpočetní algoritmus zohledňuje proměn- né koeficienty v diferenciálních operátorech systému nestlačitelných Navier-Stokes- ových rovnic s rovnicí teploty. Prostorová diskretizace problému cílí na uplatnění metod vysokého řádu, metody spektrálních elementů. Jevy spojené s aproximace- mi vysokého řádu jsou diskutovány na řadě příkladů a srovnání s více rozšířenými metodami nižšího řádu. Výsledků bylo dosaženo pro 2 tekutiny s odlišnou teplotní odezvou, vzduch a vodu. Sledovaným parametrem proudění je zejména frekvence odtrhávání vírů, Strouhalovo číslo, v závislosti na teplotě a rychlosti proudění. Vypočtené hodnoty byly porovnány s výsledky experimentů a vykazují dobrou shodu. Numerická analýza závislosti úhlu odtržení proudu při obtékání rotačního válce na teplotě, může dát nový podnět k ověření přesnosti a spolehlivosti vypra- cované metody. Klíčová...
Title: Numerical modeling of unstable fluid flow past heated bodies Author: Jan Pech Department: Mathematical Institute of Charles University Supervisor: prof. Ing. František Maršík, DrSc., Mathematical Institute of Charles University Abstract: Presented work brings new results to numerical computations of flow influenced by temperature changes. Constructed numerical algorithm takes into account variable coefficients of the differential operators in the system of in- compressible Navier-Stokes equations coupled with thermal heat equation. The spatial discretisation of the problem targets to application of high order method, the spectral element method. Phenomenons connected with high order approxi- mations are discussed on a number of examples and comparisons with methods of lower order, which are more common. Results were achieved for two fluids with opposite response to heating, air and water. The observed quantity is par- ticularly a frequency of vortex shedding, the Strouhal number, as dependent on temperature and Reynolds number. The calculated values were compared with experimental results and exhibit a good coincidence. Numerical analysis of sep- aration angle in flow around heated circular cylinder may give a new impulse to verification of accuracy and reliability of the developed method. Keywords:...