Aplikační oblasti

Čistá aerodynamika (hydrodynamika): Značná část praktických výpočtů proudění tekutin zahrnuje jen základní fyziku proudění, tj. turbulenci, případně konvektivní přenos tepla. Tyto výpočty slouží pro kvantitativní určování řady parametrů, např. intenzity přisávání, poměru rozdělení toku do paralelních větví, rovnoměrnosti rozložení toku v průtočném průřezu, rychlosti míchání proudů, případně rozložení teplotního pole. Řešené úlohy zahrnují predikci a optimalizaci proudových přístrojů či simulace výměníků tepla.

Spalovací komory: Výpočty proudění s chemickými reakcemi, tvorbou a odstraňováním emisí a přenosem tepla zářením jsou jedním z náročných typů úloh, na které se specializujeme v rámci akademického výzkumu, přičemž získané know-how nabízíme také komerčním zákazníkům. Tyto výpočty se využívají při analýze provozně a investičně náročných zařízení jako jsou například trubkové ohřevné pece, kotle, dohořívací komory či velké průmyslové hořáky.

Hořáky: (plynové a kapalinové), včetně přenosu tepla ve spalovací komoře a tvorby znečišťujících látek (zejména NOx). Výzkum hořáků se zaměřuje na vývoj metodiky pro modelování průmyslových hořáků (zejména plynových, případně kapalinových), která umožňuje spolehlivé predikce tepelného zatížení stěn spalovací komory, případně kotle. Při této práci se využívá špičková zkušebna hořáků s unikátní konstrukcí spalovací komory a rozsáhlou instrumentací, která umožňuje přesné měření profilu tepelného zatížení stěn po délce plamene. V případě simulace průmyslových zařízení je tepelné zatížení stěn jedním z nejdůležitějších parametrů. Naše pracoviště nabízí pro takovéto projekty rozsáhlé zkušenosti a ověřené modely.

Roštové spalování biomasy: Jedná se o popis dějů, probíhajících ve vrstvě hořlavého materiálu, například dřevní štěpky nebo jiného paliva, při spalování na roštu. Řešení procesů ve vrstvě paliva vlastním programem GRATECAL je navázáno na model proudění a spalování v prostoru kotle, vytvořený v programu ANSYS FLUENT. Tyto dva modely (pro vrstvu paliva a pro prostor spalovací komory) si v každé iteraci výpočtu musí vyměňovat informace o stavu na jejich společné hranici (tepelné toky apod.). Model vrstvy paliva na roštu je vytvořen s pomocí ortogonální diskretizace metodou konečných objemů.

Výměníky tepla: Výpočtová dynamika tekutin se používá primárně pro zjištění parametrů nových typů výměníků tepla, pro které neexistují ověřené bilanční návrhové vztahy. Druhou oblastí použití je analýza příčin špatné funkce existujících zařízení a ověřování účinnosti alternativních možností nápravy (tzv. „trouble-shooting“). Tato motivace pro použití CFD je obecná, konkrétně v oblasti výměníků tepla se často zaměřuje na zrovnoměrnění průtoků.

Mokré vypírky spalin: Mokré praní spalin pomocí Venturiho praček se často využívá například ve spalovnách odpadů, avšak konstrukční parametry bývají často pouze hrubě odhadovány. To má dopad jak na efektivitu odlučování, tak tlakovou ztrátu, která je značná a způsobuje nemalé provozní náklady. Modelování mokrých vypírek metodami výpočtové dynamiky tekutin ve spojení s experimentálním výzkumem na laboratorních zařízeních ÚPEI vedlo k vývoji metodiky pro provádění ověřovacích výpočtů těchto zařízení. Kromě vypírky typu Venturiho dýzy byl výzkum zaměřen na nový typ vypírky, jehož výhodou je snížení tlakových ztrát při zachování stejné účinnosti.

Průmyslové látkové filtry: Filtry pracují obvykle ve dvou režimech – pracovním a čistícím, ve kterém je z povrchu tkaniny odstraňován nános prachových částic (tzv. filtrační koláč). Účinnost čištění filtru je možné ovlivnit speciálními vestavbami filtračních rukávců, které ale zároveň zvyšují tlakovou ztrátu v pracovním režimu filtru. Předmětem výzkumu byla kvantifikace pracovní a čistící charakteristiky vestaveb.