Numerické modelování proudění tekutin s přestupem tepla a hořením v průmyslových aplikacích

Abstract

Předložená disertační práce se zabývá experimentálními a numerickými metodami hoření. V úvodu práce je proveden rozbor současného stavu řešení. Ten je soustředěn nejen v měřítku národním, ale i nadnárodním, což nabízí velice zajímavé srovnání použitých přístupů. Jsou zde popsány zejména práce autorů zabývající se numerickými metodami spalování paliv a obecného požáru/výbuchu. Je zde také proveden podrobný rozbor a postup při tvorbě požárních experimentů na tuto problematiku. Po krátkém úvodu do problematiky modelování jsou popsány schopnosti software ANSYS FLUENT. V práci je kladen velký důraz na metodiku tvorby matematických modelů obecného hoření a výbuchů v uzavřených prostorech a na možné varianty jejich řešení. V další kapitole jsou popsány zákony zachování hmoty, hybnosti a energie. Dále jsou zde rozebrány metody matematického modelování turbulentního proudění, kde je obzvláště podrobně vysvětlena technika časového středování s Businesquovou hypotézou. Další pasáže popisují dva hlavní přístupy k modelování hoření. Ty jsou detailně vysvětleny a rozebrány s ohledem na jejich možnost využití v závislosti na řešené úloze. Závěrečná kapitola pojednává o řešených příkladech na téma matematické metody spalování paliv a šíření požárů/výbuchů. Jsou zde vytvořeny matematické modely. Dále je provedeno jejich vzájemné srovnání a validace s daty získanými pomocí požární zkoušky. Závěrem práce je úvaha a diskuze nad získanými výsledky a zjištěnými poznatky, jež přineslo řešení výše uvedených aplikací.

This thesis deals with experimental and numerical methods of combustion. The introduction is an analysis of the current state of the solution. It is concentrated only in the national scale, but also multinational, which offers very interesting to compare the approaches used. It describes in particular the work of authors dealing with numerical methods of fuel combustion and general fire / explosion. There are also carried out detailed analysis and the procedure for creating fire experiments on this issue. After a short introduction are described capabilities modeling of the software ANSYS FLUENT. In this work is placed great emphasis on methods of mathematical models of the general fire and explosions in confined spaces and the possible variants of their solution. In the next chapter are describes the laws of conservation of mass, momentum and energy. There are also discussed methods of mathematical modeling of turbulent flow, where is especially detailed explained technology of time averaging with the Businesquova hypothesis. Other passages describe two main approaches to modeling combustion. They are explained in detail and analyzed with regard to their ability to use depending on the solution task. The final chapter deals with the solved examples on the topic mathematical methods of combustion fuel and spread of fires / explosions. There are created mathematical models. Furthermore is done their comparison and validation with data obtained using the fire test. Finally, work is a consideration and discussion of the results solutions to these applications.