Interakce kontinuí různých fází

Bc. Jan VOCÍLKA

Master's thesis

Continuum Interaction of Different Phases

Abstract:

Cílem předložené diplomové práce je uvést čtenáře do řešení problémů interakce kapalina - pružné těleso. Práce je tedy úvodem do této problematiky a jsou zde předloženy základní modely úloh interakce a základní numerické metody, kterými se tato problematika řeší (silně a slabě vázané systémy, sdružená a nesdružená metoda řešení). První úlohou je jednoduchý model interakce, který je v podstatě úplným úvodem do řešení problémů interakce. Jedná se o příkladem nesdružené metody, řešení úlohy deformace pružné překážky vlivem obtékání tekutiny. Další aplikace se již týká složitější problematiky interakce a zabývá se řešením tuhostních a tlumících charakteristik modelu lidského intaktního kolenního kloubu (přímá vazba na bakalářskou práci). Fyzikálním modelem je dotyk náhradního pružného hladkého válce s tuhou podložkou s uvažováním synoviální kapaliny. Výpočet tuhostních a tlumících charakteristik se opírá o znalost silových závislostí a které byly předmětem řešení bakalářské práce. Původní model kolenního kloubu byl rozšířen o zavedení drsnosti povrchu do matematického modelu. Pohyb tekutiny je obecně popsán Navierovou-Stokesovou rovnicí a rovnicí kontinuity. Problematika elastostatiky pružných těles je popsána podmínkou rovnováhy, konstitutivním vztahem a kinematickým vztahem. Jako vstupní modelová úloha sdružené metody je prezentována interakce nevazké kapaliny s tuhým pístem vázaným lineární pružinou k rámu. Druhou modelovou úlohou sdružené metody je hráz ovlivňována kapalinou. Pro popis tlakových vln kapaliny je aplikována Helmholtzova rovnice. Výstupem obou modelových úloh interakce systému kapalina-pružná struktura jsou vlastní frekvence modelů.

Abstract:

The aim of the diploma thesis is to introduce problem solving of liquid interactions, problems of a flexible figure to the reader. In other words, it is an introduction to this issue. There are shown basic interaction task models and basic numeric methods which are solved by weakly bound systems, strongly bound systems, uncoupled and coupled solution methods. The first task is a simple interaction model. It is an example of the uncoupled methods: the resilient deformation solving task of a barrier influenced by liquid flowing. Another application is a more complex task of the interactions which is focused on a toughness and absorbing model characteristic of the human intact knee joint (a reference to the bachelor thesis). The physical model is a contact of a substituted, flexible and smooth cylinder with a solid pad. Those two parts are separated by synovial fluid. The computation of the toughness and absorbing characteristics is based on knowledge of the power dependence from the bachelor thesis. The original model of the knee joint was extended by an implementation of the surface roughness. The fluid motion is described by Navier-Strokes and continuum equations. The issue of flexible elastostatics figures is described by the condition of equilibrium, constitutive and kinematic relationships. The entrance model task of the coupled method is presented asthenon-viscous liquid interaction with solid sand fixed by a linear spring to a frame. The second task of the coupled method is a barrier which is influenced by liquid. The Helmholtz equationis applied as the description of compressional waves. The outputs of both system interaction model tasks are models of their own frequency.

Keywords

Sdružená metoda, nesdružená metoda, slabě vázané systémy, silně vázané systémy, Navierova, Stokesova rovnice, rovnice kontinuity

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 5. 2015

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Prof. Ing. Jiří Křen, CSc.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Computer Modelling in Engineering / Applied Mechanics