Search

The present paper investigated the potential of hydrodynamic cavitation (HC) as an effective tool for activating sodium percarbonate (SPC). The method's efficiency was demonstrated by effectively removing estrogens, which are pollutants that have adverse impacts on aquatic ecosystems. The effects of the SPC concentration, temperature of solution, and cavitation time were evaluated. After SPC/HC treatment, the removal of estrogens was monitored by LC-MS/MS. Already after 4 s of treatment and 24 h of reaction time, more than 97% of estrogens (initial concentration of 300 ng/L) were removed. The effect of post-treatment time is not considered in several papers, even though it seems to be crucial and is discussed here. The results were supported by the values of degradation rate constants, which fit the pseudo-first-order kinetic model. We also verified that HC alone was not effective for estrogen removal under the selected conditions. The sustainability of the SPC/HC system was evaluated based on electric energy per order calculation. The combination of SPC and HC is a promising approach for rapidly degrading micropollutants such as estrogenic compounds without the need for additional technological steps, such as pH or temperature adjustment., Tento článek zkoumal potenciál hydrodynamické kavitace (HC) jako účinného nástroje pro aktivaci perkarbonátu sodného (SPC). Účinnost metody byla prokázána účinným odstraňováním estrogenů, což jsou znečišťující látky, které mají nepříznivý vliv na vodní ekosystémy. Byly hodnoceny účinky koncentrace SPC, teploty roztoku a doby kavitace. Po úpravě SPC/HC bylo odstranění estrogenů sledováno pomocí LC-MS/MS. Již po 4 s ošetření a 24 h reakční doby bylo odstraněno více než 97 % estrogenů (počáteční koncentrace 300 ng/l). Vliv doby po úpravě není v několika pracích zohledněn, přestože se zdá být klíčový a je zde diskutován. Výsledky byly podpořeny hodnotami rychlostních konstant degradace, které odpovídají kinetickému modelu pseudoprvního řádu. Ověřili jsme také, že samotná HC nebyla za zvolených podmínek účinná při odstraňování estrogenů. Udržitelnost systému SPC/HC byla vyhodnocena na základě výpočtu elektrické energie na řád. Kombinace SPC a HC je slibným přístupem k rychlému rozkladu mikropolutantů, jako jsou estrogenní sloučeniny, bez nutnosti dalších technologických kroků, jako je úprava pH nebo teploty.

The present paper investigated the potential of hydrodynamic cavitation (HC) as an effective tool for activating sodium percarbonate (SPC). The method's efficiency was demonstrated by effectively removing estrogens, which are pollutants that have adverse impacts on aquatic ecosystems. The effects of the SPC concentration, temperature of solution, and cavitation time were evaluated. After SPC/HC treatment, the removal of estrogens was monitored by LC-MS/MS. Already after 4 s of treatment and 24 h of reaction time, more than 97% of estrogens (initial concentration of 300 ng/L) were removed. The effect of post-treatment time is not considered in several papers, even though it seems to be crucial and is discussed here. The results were supported by the values of degradation rate constants, which fit the pseudo-first-order kinetic model. We also verified that HC alone was not effective for estrogen removal under the selected conditions. The sustainability of the SPC/HC system was evaluated based on electric energy per order calculation. The combination of SPC and HC is a promising approach for rapidly degrading micropollutants such as estrogenic compounds without the need for additional technological steps, such as pH or temperature adjustment., Tento článek zkoumal potenciál hydrodynamické kavitace (HC) jako účinného nástroje pro aktivaci perkarbonátu sodného (SPC). Účinnost metody byla prokázána účinným odstraňováním estrogenů, což jsou znečišťující látky, které mají nepříznivý vliv na vodní ekosystémy. Byly hodnoceny účinky koncentrace SPC, teploty roztoku a doby kavitace. Po úpravě SPC/HC bylo odstranění estrogenů sledováno pomocí LC-MS/MS. Již po 4 s ošetření a 24 h reakční doby bylo odstraněno více než 97 % estrogenů (počáteční koncentrace 300 ng/l). Vliv doby po úpravě není v několika pracích zohledněn, přestože se zdá být klíčový a je zde diskutován. Výsledky byly podpořeny hodnotami rychlostních konstant degradace, které odpovídají kinetickému modelu pseudoprvního řádu. Ověřili jsme také, že samotná HC nebyla za zvolených podmínek účinná při odstraňování estrogenů. Udržitelnost systému SPC/HC byla vyhodnocena na základě výpočtu elektrické energie na řád. Kombinace SPC a HC je slibným přístupem k rychlému rozkladu mikropolutantů, jako jsou estrogenní sloučeniny, bez nutnosti dalších technologických kroků, jako je úprava pH nebo teploty.

The present paper investigated the potential of hydrodynamic cavitation (HC) as an effective tool for activating sodium percarbonate (SPC). The method's efficiency was demonstrated by effectively removing estrogens, which are pollutants that have adverse impacts on aquatic ecosystems. The effects of the SPC concentration, temperature of solution, and cavitation time were evaluated. After SPC/HC treatment, the removal of estrogens was monitored by LC-MS/MS. Already after 4 s of treatment and 24 h of reaction time, more than 97% of estrogens (initial concentration of 300 ng/L) were removed. The effect of post-treatment time is not considered in several papers, even though it seems to be crucial and is discussed here. The results were supported by the values of degradation rate constants, which fit the pseudo-first-order kinetic model. We also verified that HC alone was not effective for estrogen removal under the selected conditions. The sustainability of the SPC/HC system was evaluated based on electric energy per order calculation. The combination of SPC and HC is a promising approach for rapidly degrading micropollutants such as estrogenic compounds without the need for additional technological steps, such as pH or temperature adjustment., Tento článek zkoumal potenciál hydrodynamické kavitace (HC) jako účinného nástroje pro aktivaci perkarbonátu sodného (SPC). Účinnost metody byla prokázána účinným odstraňováním estrogenů, což jsou znečišťující látky, které mají nepříznivý vliv na vodní ekosystémy. Byly hodnoceny účinky koncentrace SPC, teploty roztoku a doby kavitace. Po úpravě SPC/HC bylo odstranění estrogenů sledováno pomocí LC-MS/MS. Již po 4 s ošetření a 24 h reakční doby bylo odstraněno více než 97 % estrogenů (počáteční koncentrace 300 ng/l). Vliv doby po úpravě není v několika pracích zohledněn, přestože se zdá být klíčový a je zde diskutován. Výsledky byly podpořeny hodnotami rychlostních konstant degradace, které odpovídají kinetickému modelu pseudoprvního řádu. Ověřili jsme také, že samotná HC nebyla za zvolených podmínek účinná při odstraňování estrogenů. Udržitelnost systému SPC/HC byla vyhodnocena na základě výpočtu elektrické energie na řád. Kombinace SPC a HC je slibným přístupem k rychlému rozkladu mikropolutantů, jako jsou estrogenní sloučeniny, bez nutnosti dalších technologických kroků, jako je úprava pH nebo teploty.

In this paper, new forms of Maxwell’s equations in vector and scalar variants are presented. The new forms are based on the use of Gauss’s theorem for magnetic induction and electrical induction. The equations are formulated in both differential and integral forms. In particular, the new forms of the equations relate to the non-stationary expressions and their integral identities. The indicated methodology enables a thorough analysis of non-stationary boundary conditions on the behavior of electromagnetic fields in multiple continuous regions. It can be used both for qualitative analysis and in numerical methods (control volume method) and optimization. The last Section introduces an application to equations of magnetic fluid in both differential and integral forms.

This paper deals with a mathematical modeling of flow stability of Newtonian and non-Newtonian fluids in the gap between two concentric cylinders, one of which rotates. A typical feature of the flow is the formation of a vortex flow, so-called Taylor vortices. Vortex structures are affected by the speed of the rotating cylinder and the physical properties of the fluids, i.e., viscosity and density. Analogy in terms of viscosity is assumed for non-Newtonian and magnetorheological fluids. Mathematical models of laminar, transient and turbulent flow with constant viscosity and viscosity as a function of the deformation gradient were formulated and numerically solved to analyze the stability of single-phase flow. To verify them, a physical experiment was performed for Newtonian fluids using visualizations of vortex structures-Taylor vortices. Based on the agreement of selected numerical and physical results, the experience was used for numerical simulations of non-Newtonian magnetorheological fluid flow.

This article is focused on the derivation of constitutive equations for magnetic liquids. The results can be used for both ferromagnetic and magnetorheological fluids after the introduced simplifications. The formulation of constitutive equations is based on two approaches. The intuitive approach is based on experimental experience of non-Newtonian fluids, which exhibit a generally non-linear dependence of mechanical stress on shear rate; this is consistent with experimental experience with magnetic liquids. In these general equations, it is necessary to determine the viscosity of a liquid as a function of magnetic induction; however, these equations only apply to the symmetric stress tensor and can only be used for an incompressible fluid. As a result of this limitation, in the next part of the work, this approach is extended by the asymmetry of the stress tensor, depending on the angular velocity tensor. All constitutive equations are formulated in Cartesian coordinates in 3D space. The second approach to determining constitutive equations is more general: it takes the basis of non-equilibrium thermodynamics and is based on the physical approach, using the definition of density of the entropy production. The production of entropy is expressed by irreversible thermodynamic flows, which are caused by the effect of generalized thermodynamic forces after disturbance of the thermodynamic equilibrium. The dependence between fluxes and forces determines the constitutive equations between stress tensors, depending on the strain rate tensor and the magnetization vector, which depends on the intensity of the magnetic field. Their interdependencies are described in this article on the basis of the Curie principle and on the Onsager conditions of symmetry.

This article is focused on the derivation of constitutive equations for magnetic liquids. The results can be used for both ferromagnetic and magnetorheological fluids after the introduced simplifications. The formulation of constitutive equations is based on two approaches. The intuitive approach is based on experimental experience of non-Newtonian fluids, which exhibit a generally non-linear dependence of mechanical stress on shear rate; this is consistent with experimental experience with magnetic liquids. In these general equations, it is necessary to determine the viscosity of a liquid as a function of magnetic induction; however, these equations only apply to the symmetric stress tensor and can only be used for an incompressible fluid. As a result of this limitation, in the next part of the work, this approach is extended by the asymmetry of the stress tensor, depending on the angular velocity tensor. All constitutive equations are formulated in Cartesian coordinates in 3D space. The second approach to determining constitutive equations is more general: it takes the basis of non-equilibrium thermodynamics and is based on the physical approach, using the definition of density of the entropy production. The production of entropy is expressed by irreversible thermodynamic flows, which are caused by the effect of generalized thermodynamic forces after disturbance of the thermodynamic equilibrium. The dependence between fluxes and forces determines the constitutive equations between stress tensors, depending on the strain rate tensor and the magnetization vector, which depends on the intensity of the magnetic field. Their interdependencies are described in this article on the basis of the Curie principle and on the Onsager conditions of symmetry.

In this paper, new forms of Maxwell’s equations in vector and scalar variants are presented. The new forms are based on the use of Gauss’s theorem for magnetic induction and electrical induction. The equations are formulated in both differential and integral forms. In particular, the new forms of the equations relate to the non-stationary expressions and their integral identities. The indicated methodology enables a thorough analysis of non-stationary boundary conditions on the behavior of electromagnetic fields in multiple continuous regions. It can be used both for qualitative analysis and in numerical methods (control volume method) and optimization. The last Section introduces an application to equations of magnetic fluid in both differential and integral forms.

This paper deals with a mathematical modeling of flow stability of Newtonian and non-Newtonian fluids in the gap between two concentric cylinders, one of which rotates. A typical feature of the flow is the formation of a vortex flow, so-called Taylor vortices. Vortex structures are affected by the speed of the rotating cylinder and the physical properties of the fluids, i.e., viscosity and density. Analogy in terms of viscosity is assumed for non-Newtonian and magnetorheological fluids. Mathematical models of laminar, transient and turbulent flow with constant viscosity and viscosity as a function of the deformation gradient were formulated and numerically solved to analyze the stability of single-phase flow. To verify them, a physical experiment was performed for Newtonian fluids using visualizations of vortex structures-Taylor vortices. Based on the agreement of selected numerical and physical results, the experience was used for numerical simulations of non-Newtonian magnetorheological fluid flow.

Cyanobacterial water blooms represent toxicological, ecological and technological problems around the globe. When present in raw water used for drinking water production, one of the best strategies is to remove the cyanobacterial biomass gently before treatment, avoiding cell destruction and cyanotoxins release. This paper presents a new method for the removal of cyanobacterial biomass during drinking water pre-treatment that combines hydrodynamic cavitation with cold plasma discharge. Cavitation produces press stress that causes Microcystis gas vesicles to collapse. The cyanobacteria then sink, allowing for removal by sedimentation. The cyanobacteria showed no signs of revitalisation, even after seven days under optimal conditions with nutrient enrichment, as photosynthetic activity is negatively affected by hydrogen peroxide produced by plasma burnt in the cavitation cloud. Using this method, cyanobacteria can be removed in a single treatment, with no increase in microcystin concentration. This novel technology appears to be highly promising for continual treatment of raw water inflow in drinking water treatment plants and will also be of interest to those wishing to treat surface waters without the use of algaecides

Cyanobacterial water blooms represent toxicological, ecological and technological problems around the globe. When present in raw water used for drinking water production, one of the best strategies is to remove the cyanobacterial biomass gently before treatment, avoiding cell destruction and cyanotoxins release. This paper presents a new method for the removal of cyanobacterial biomass during drinking water pre-treatment that combines hydrodynamic cavitation with cold plasma discharge. Cavitation produces press stress that causes Microcystis gas vesicles to collapse. The cyanobacteria then sink, allowing for removal by sedimentation. The cyanobacteria showed no signs of revitalisation, even after seven days under optimal conditions with nutrient enrichment, as photosynthetic activity is negatively affected by hydrogen peroxide produced by plasma burnt in the cavitation cloud. Using this method, cyanobacteria can be removed in a single treatment, with no increase in microcystin concentration. This novel technology appears to be highly promising for continual treatment of raw water inflow in drinking water treatment plants and will also be of interest to those wishing to treat surface waters without the use of algaecides

This work is focused on calculating the force effects of an incompressible homogeneous liquid on a surface of a rigid or a flexible tube. An unsteady flow induced by differential pressure at the beginning and at the end of the tube is assumed. The pressure difference for the unsteady flow is determined experimentally. The mathematical model is based on modified Navier-Stokes equations. The unsteady term is modified in order to be able to use the Gauss-Ostrogradsky theorem to calculate the force. This method of solution will allow the calculation of the force by integration of the Navier-Stokes equations, which will help to refine and simplify the calculations. In the article, both methods of force calculation will be presented and compared both through the ANSYS FEA and CFD ANSYS Fluent solvers and by the integration of the Navier-Stokes equation. The calculation will not only respect the compliance of the tube but also its movement status.

Solution of both laminar and turbulent flow with consideration of hydrophobic surface is based on the original Navier assumption that the shear stress on the hydrophobic surface is directly proportional to the slipping velocity. In the previous work a laminar flow analysis with different boundary conditions was performed. The shear stress value on the tube walls directly depends on the pressure gradient. In the solution of the turbulent flow by the k- model, the occurrence of the fluctuation components of velocity on the hydrophobic surface is considered. The fluctuation components of the velocity affect the size of the adhesive forces. We assume that the boundary condition for depending on the velocity gradients will not need to be changed. When the liquid slips over the surface, non-zero fluctuation velocity components occur in the turbulent flow. These determine the non-zero value of the turbulent kinetic energy K. In addition, the fluctuation velocity components also influence the value of the adhesive forces, so it is necessary to include these in the formulation of new boundary conditions for turbulent flow on the hydrophobic surface.

This work is focused on calculating the force effects of an incompressible homogeneous liquid on a surface of a rigid or a flexible tube. An unsteady flow induced by differential pressure at the beginning and at the end of the tube is assumed. The pressure difference for the unsteady flow is determined experimentally. The mathematical model is based on modified Navier-Stokes equations. The unsteady term is modified in order to be able to use the Gauss-Ostrogradsky theorem to calculate the force. This method of solution will allow the calculation of the force by integration of the Navier-Stokes equations, which will help to refine and simplify the calculations. In the article, both methods of force calculation will be presented and compared both through the ANSYS FEA and CFD ANSYS Fluent solvers and by the integration of the Navier-Stokes equation. The calculation will not only respect the compliance of the tube but also its movement status.

Additional eect of uid on the solid body is often ignored phenomenon. Although it is possible to do an analytic derivation of equations describing additional eects for many various conditions, it can be dicult to solve them. The paper shows pressure pulsations in the pipe with piston solved by transfer matrix and harmonic analysis with ANSYS Acoustics, where eect of second viscosity is included., Přídavný účinek tekutiny na pevné těleso je často ignorovaný jev. Přestože je možné provést analytické odvození rovnic popisujících přídavné účinky pro mnoho různých podmínek, jejich řešení může být obtížné. Článek řešení tlakových pulsací v trubce s pístem pomocí přenosových matic a harmonickou analýzu v softwaru ANSYS Acoustic. Vliv druhé viskozity je zahrnut.

Technological solution, frequently used to suppress vibrations in rotating machines, consists in adding damping devices between the rotor and its frame. This is enabled by dampers working on the principle of a squeezing thin classical or magnetorheological fluid film. The Navier-Stokes equations, Reynolds equation, and modified Navier-Stokes equations are used to determine the pressure distribution in the thin fluid film. The damping and stiffness coefficients are computed by the developed procedure presented in this paper. The proposed computational approach is based on the perturbation of the synchronous circular whirling motion. The carriedout computational simulations show that the investigated mathematical models of the squeeze film damper and magnetorheological squeeze film damper allowed computation of the damping and stiffness coefficients. It has been found that the stiffness coefficients computed by the proposed mathematical models may be different.

Solution of both laminar and turbulent flow with consideration of hydrophobic surface is based on the original Navier assumption that the shear stress on the hydrophobic surface is directly proportional to the slipping velocity. In the previous work a laminar flow analysis with different boundary conditions was performed. The shear stress value on the tube walls directly depends on the pressure gradient. In the solution of the turbulent flow by the k- model, the occurrence of the fluctuation components of velocity on the hydrophobic surface is considered. The fluctuation components of the velocity affect the size of the adhesive forces. We assume that the boundary condition for depending on the velocity gradients will not need to be changed. When the liquid slips over the surface, non-zero fluctuation velocity components occur in the turbulent flow. These determine the non-zero value of the turbulent kinetic energy K. In addition, the fluctuation velocity components also influence the value of the adhesive forces, so it is necessary to include these in the formulation of new boundary conditions for turbulent flow on the hydrophobic surface.

Additional eect of uid on the solid body is often ignored phenomenon. Although it is possible to do an analytic derivation of equations describing additional eects for many various conditions, it can be dicult to solve them. The paper shows pressure pulsations in the pipe with piston solved by transfer matrix and harmonic analysis with ANSYS Acoustics, where eect of second viscosity is included., Přídavný účinek tekutiny na pevné těleso je často ignorovaný jev. Přestože je možné provést analytické odvození rovnic popisujících přídavné účinky pro mnoho různých podmínek, jejich řešení může být obtížné. Článek řešení tlakových pulsací v trubce s pístem pomocí přenosových matic a harmonickou analýzu v softwaru ANSYS Acoustic. Vliv druhé viskozity je zahrnut.

The presented article deals with a side channel turbine, which can be used as a suitable substitute for a pressure reducing valve. Pressure reducing valves are a source of high hydraulic losses. The aim is to replace them by a side channel turbine. With that in mind, hydraulic losses can be replaced by a production of electrical energy at comparable characteristics of the reducing valve and the side channel turbine. The basis for the design is the loss characteristics of the pressure reducing valve. Thereby create a new kind of turbine valve with speed-controlled flow in dependence of the runner revolution. It is technical innovation and new renewable source of energy, which can be in future used in rehabilitation or projecting of pumped-storage power plants. It also increases the power of the power plant.

Contribution is focused on discussion of different design modifications of the volute, impeller and rotor-stator cavity in case of very low specific speed pump with recirculation channels. Amount of the liquid flowing through the recirculation channels has significant effect on delivery height, stability of the head curve and hydraulic efficiency. Analysis of these effects is based on the evaluation of the dissipated power in different internal parts of the pump and for different flow rates. It has already been proved in our previous research that volute has substantial impact on stability of the head curve. It is apparent that similar effect can also be attributed to distribution and shape of the recirculation channels. This fact is connected with the inflow into the channels and with magnitude of the flow rate through the recirculation channels. Influence of mentioned parameters on recirculation is discussed in present paper.

Deficit of air in water causes complications with cyanobacteria mainly in the summer months. Cyanobacteria is a bacteria that produces poison called cyanotoxin. When the concentration of cyanobacteria increases, the phenomena „algal bloom“ appears, which is very toxic and may kill all the organisms. This article describes new equipment for aeration of water in dams, ponds and reservoirs with small depth. This equipment is mobile and it is able to work without any human factor because its control is provided by a GPS module. The main part of this equipment consists of a floating pump which pumps water from the surface. Another important part of this equipment is an aerator where water and air are blended. Final aeration process runs in the nozzles which provide movement of all this equipment and aeration of the water. Simulations of the flow are solved by multiphase flow with diffusion in open source program called OpenFOAM. Results will be verified by an experiment., Článek popisuje nové aerační zařízení pro nádrže, přehrady a rybníky s malou hloubkou hladiny. Vynalezené zařízení může být použito pouze pro destratifikaci nebo pro destratifikaci kombinovanou s aerací. Tento článek je obsahuje konstrukční řešení aeračního zařízení, simulaci ve open source programu OpenFOAM a experimentální ověření.

Contribution is focused on modification of low-specific speed pump impellers with respect to stability of their Y-Q curves (i.e. head curves). The design modifications are driven by analysis of the dissipated power. First, dissipated power is evaluated by CFD software in individual working parts of the pump and then its dependence on flow rate is investigated. Pressure fields within the pump are also carefully examined. Special attention is paid to impellers and configuration of the blade channels and recirculating channels. Results point to significant influence of the proper inflow to recirculating channels and also to role of the volute, which is more pronounced than in conventional impellers. All integral characteristics from CFD simulations are verified experimentally., Příspěvek je zaměřen na modifikaci nízkospecifických oběžných kol čerpadla s ohledem na stabilitu jejich YQ křivek (tj. dopravní výšky). Změny designu korespondují s analýzou disipovaného výkonu. Disipovaný výkon je vyhodnocen CFD softwarem v jednotlivých pracovních částí čerpadla a následně je zkoumána jeho závislost na průtoku. To se týká i analýzy tlakových polí v interiéru čerpadla. Zvláštní pozornost je věnována oběžnýcm kolům a konfiguraci lopatkových kanálů a recirkulačních kanálků. Výsledky ukazují jejich významný vliv na vhodný nátok do recirkulačních kanálů a také vliv spirály. Tento vliv je výraznější než u běžných čerpadel. Integrální charakteristiky získané z CFD simulací byly následně experimentálně ověřeny.

The paper introduces a new aeration technology for stationary tanks with water mass. It is a passive aeration based on the principle of air diffusion, or more precisely oxygen diffusion into water. It uses the principles of Henry's law to increase the effect of diffusion., Článek představuje novou technologii provzdušňování pro stacionární nádrže. Jedná se o pasivní provzdušňování založené na principu vzdušné difúze, respektive difúze kyslíku do vody. Využívá Henryho zákona k zvýšení účineku difúze.

Deficit of air in water causes complications with cyanobacteria mainly in the summer months. Cyanobacteria is a bacteria that produces poison called cyanotoxin. When the concentration of cyanobacteria increases, the phenomena „algal bloom“ appears, which is very toxic and may kill all the organisms. This article describes new equipment for aeration of water in dams, ponds and reservoirs with small depth. This equipment is mobile and it is able to work without any human factor because its control is provided by a GPS module. The main part of this equipment consists of a floating pump which pumps water from the surface. Another important part of this equipment is an aerator where water and air are blended. Final aeration process runs in the nozzles which provide movement of all this equipment and aeration of the water. Simulations of the flow are solved by multiphase flow with diffusion in open source program called OpenFOAM. Results will be verified by an experiment., Článek popisuje nové aerační zařízení pro nádrže, přehrady a rybníky s malou hloubkou hladiny. Vynalezené zařízení může být použito pouze pro destratifikaci nebo pro destratifikaci kombinovanou s aerací. Tento článek je obsahuje konstrukční řešení aeračního zařízení, simulaci ve open source programu OpenFOAM a experimentální ověření.

Contribution is focused on modification of low-specific speed pump impellers with respect to stability of their Y-Q curves (i.e. head curves). The design modifications are driven by analysis of the dissipated power. First, dissipated power is evaluated by CFD software in individual working parts of the pump and then its dependence on flow rate is investigated. Pressure fields within the pump are also carefully examined. Special attention is paid to impellers and configuration of the blade channels and recirculating channels. Results point to significant influence of the proper inflow to recirculating channels and also to role of the volute, which is more pronounced than in conventional impellers. All integral characteristics from CFD simulations are verified experimentally., Příspěvek je zaměřen na modifikaci nízkospecifických oběžných kol čerpadla s ohledem na stabilitu jejich YQ křivek (tj. dopravní výšky). Změny designu korespondují s analýzou disipovaného výkonu. Disipovaný výkon je vyhodnocen CFD softwarem v jednotlivých pracovních částí čerpadla a následně je zkoumána jeho závislost na průtoku. To se týká i analýzy tlakových polí v interiéru čerpadla. Zvláštní pozornost je věnována oběžnýcm kolům a konfiguraci lopatkových kanálů a recirkulačních kanálků. Výsledky ukazují jejich významný vliv na vhodný nátok do recirkulačních kanálů a také vliv spirály. Tento vliv je výraznější než u běžných čerpadel. Integrální charakteristiky získané z CFD simulací byly následně experimentálně ověřeny.

The paper introduces a new aeration technology for stationary tanks with water mass. It is a passive aeration based on the principle of air diffusion, or more precisely oxygen diffusion into water. It uses the principles of Henry's law to increase the effect of diffusion., Článek představuje novou technologii provzdušňování pro stacionární nádrže. Jedná se o pasivní provzdušňování založené na principu vzdušné difúze, respektive difúze kyslíku do vody. Využívá Henryho zákona k zvýšení účineku difúze.

This contribution is focused on analysis of pressure losses in spiral case of centrifugal pump with thick trailing edges and with recirculation channels. Recirculation channels have different geometrical configuration and influence the size of available specific energy as well as hydraulic efficiency. Subsequently, the contribution analyses the flow in spiral case itself with respect to its function and its filling with liquid. Studied phenomena affect the research of pumps with low specific speed, the stability of specific energy characteristic curves and also the configuration of recirculation channels., Příspěvek je zaměřen na analýzu tlakových ztrát ve spirále kanálkového odstředivého čerpadla s recirkulačními kanálky. Recirkulační kanálky mají různé geometrické konfigurace a ovlivňují velikost dosahované měrné energie, jakož i hydraulické účinnosti. Následně, příspěvek analyzuje proudění ve spirále s ohledem na její funkci a plnění kapalinou. Studuje rovněž jevy ovlivňují výzkum čerpadel s nízkou rychloběžností, stabilitu charakteristik měrné energie a také konfiguraci recirkulačních kanálků.

This contribution is focused on analysis of pressure losses in spiral case of centrifugal pump with thick trailing edges and with recirculation channels. Recirculation channels have different geometrical configuration and influence the size of available specific energy as well as hydraulic efficiency. Subsequently, the contribution analyses the flow in spiral case itself with respect to its function and its filling with liquid. Studied phenomena affect the research of pumps with low specific speed, the stability of specific energy characteristic curves and also the configuration of recirculation channels., Příspěvek je zaměřen na analýzu tlakových ztrát ve spirále kanálkového odstředivého čerpadla s recirkulačními kanálky. Recirkulační kanálky mají různé geometrické konfigurace a ovlivňují velikost dosahované měrné energie, jakož i hydraulické účinnosti. Následně, příspěvek analyzuje proudění ve spirále s ohledem na její funkci a plnění kapalinou. Studuje rovněž jevy ovlivňují výzkum čerpadel s nízkou rychloběžností, stabilitu charakteristik měrné energie a také konfiguraci recirkulačních kanálků.

Diplomová práca sa zaoberá šírením tlakových a prietokových pulzácií, ktoré sú významne ovplyvnené poddajnosťou trubice. Sú v nej predstavené dva matematické modely odvodené zo základných fyzikálnych vzťahov. Prvý model uvažuje rýchlosť kvapaliny len v pozdĺžnom smere. Druhý uvažuje nenulovú zložku rýchlosti aj v radiálnom smere. Bol použitý Kelvin-Voightov model visko-elasticity. V ďalšej časti práce bolo navrhnuté a vyhodnotené experimentálne meranie. Prepojením matematických modelov a nameraných veličín boli dopočítané materiálové vlastnosti trubice. Na záver bol stanovený dynamický prenos v pružnej trubici pre oba modely., This thesis deals with propagation of pressure and flow pulsations, which are strongly affected by the tube flexibility. There are two mathematic models introduced, which are derived from basic physical relations. First model assumes velocity only in the axis direction. Second one assumes also non-zero radial velocity. Kelvin-Voigt model for viscoelasticity was used. Furthermore, experimental measurement was designed and evaluated. Measured data was used to calculate material properties. In addition, dynamic transfer was determined.

Cílem této diplomové práce je navrhnout peristaltické čerpadlo pro hemodialýzu s ohledem na minimalizaci tlakových pulzací. Pomocí analytické analýzy je navržen nový koncept redukce tlakových pulzací, který využívá zrychlení k navýšení tlaku v prostoru mezi válečky. Fungování peristaltického čerpadla je simulováno pomocí programu Ansys Fluent pro získání lepší představy o proudění v čerpadle. Souběžně s návrhem nového konceptu bylo navrženo více tradiční čerpadlo, které bylo následně vyrobeno a experimentálně odzkoušeno. Data získaná z experimentu mohou být dále použita pro nový koncept., The purpose of this thesis is to design peristaltic pump for a hemodialysis unit, with emphasis on minimization of pressure pulses. Through analytical analysis, a new concept for reduction of pressure pulses, that uses acceleration to increase pressure in volume between rollers, is devised. The operation of peristaltic pump is simulated via Ansys Fluent to get a better understanding of the flow inside the pump. Parallel to the new concept, a more traditional pump is designed, manufactured and experimentally tested to obtain information that can be used for the new concept.

Tato diplomová práce se věnuje metodě hraničních vířivých elementů pro 2D proudění kapalin. Cílem práce je naprogramovat tuto metodu se spojitých rozložením hustoty vířivosti a na obtékání jednoduchých profilů ověřit metodu a různé okrajové podmínky. Výsledky výpočtů jsou v práci prezentovány a jsou uvedeny klady a zápory jednotlivých variant okrajových podmínek. V práci je použita nová okrajová podmínka., This master’s thesis deals with boundary vorticity element method for 2D fluid flow. The aim of this work is to program this method with continuous vorticity lay-out and to validate method with various boundary conditions. The computed results are presented in this work. Advantages and disadvantages of each one boundary condition are pointed out. New one boundary condition for boundary vorticity element method is applied in this thesis.

Diplomová práce se skládá ze dvou hlavních částí. Obsahem první části je teoretický rozbor formou literární rešerše. Ta je zaměřena na problematiku tlakových pulzací a prvků na jejich tlumení. Druhá část se zabývá tvorbou matematického modelu přechodové matice plynového akumulátoru hydraulické soustavy. Metodou přechodových matic jsou odvozeny vztahy pro vlastní a vynucené kmitání a dále vlastní a vynucené tvary kmitu stlačitelné tekutiny ve válcové oblasti., The thesis includes two main parts. The first part comprises the theoretical analysis, i.e. literary research. It has been focused on questions regarding compressive pulsation and possible damping elements. The second part focuses on the formation of mathematical model of transition of matrix gas accumulator, the hydraulic set formation by the transition matrix method, the deduction of innate and constrained values and the compressible liquid mode shapes in cylindrical space.

Tato práce se zabývá hydraulickými ztrátami lodí. Zaměřuje se především na třecí ztráty, ale dotýká se i témat tlakového odporu, vlnového odporu nebo Karmánovy vírové stezky. Je zde popsána problematika obtékání těles a smáčivosti povrchu. Experimentálně byly změřeny a porovnávány odpory lodiček s různou geometrií a povrchy a kontaktní úhly kapek na těchto površích., The aim of this bachelor’s thesis is to investigate hydraulic losses of ships. It mainly focuses on friction losses, but also pressure drag, wave drag and Kármán vortex street. By experiments drag of ships with different geometry and surfaces and contact angels of water drops on them were measured and compared.

V bakalářské práci jsou obsaženy základní informace o rozdělení čerpadel. Rozdělení je zde uvedeno podle normy ČSN 11 0000 a podle měrných otáček čerpadla. Jsou zde popsány konstrukce konvenčních vertikálních hydrodynamických čerpadel a možnosti jejich použití. U čerpadel používaných do vrtů jsou zhodnoceny jejich výhody a nedostatky. V poslední kapitole je popsána konstrukce nového hybridního čerpacího systému, jeho výhody oproti čerpadlům stávajícím a možnosti dalšího využití čerpadla., In this Bachelor's thesis are included the basic information about dividing pumps. The division of the pumps is carried out according to standard ČSN 11 0000 and according to the specific speed of the pumps. There is a description of conventional designs of vertical hydrodynamic pumps and their use. The advantages and disadvantages of pumps used in boreholes are evaluated. The last chapter describes the construction of new hybrid pumping system. Also its advantages over existing pumps are described as well as its potential future use.

Bakalářská práce je rešeršního charakteru zaměřená na analýzu mechanických vlastností buněčných membrán. Hlavním cílem je nalézt metody, které povedou k narušení struktury membrán a to následně způsobí selekci nežádoucích mikroorganismů vyskytujících se ve vodním prostředí. Navíc práce blíže seznamuje s mikroorganismy žijících ve vodách České republiky, dosavadních využitelných metodách čištění vod a dále o specifických vlastnostech membrán vybraných mikroorganismů. V experimentální části je uveden pokus hydrodynamické kavitace, celý děj probíhal na biomase sinic., This thesis is a research character focused on the analysis of mechanical properties of cell membranes. The main aim is to find methods that will break the structure of the membranes. In addition, the thesis deals with the microorganisms living in the reservoirs of the Czech Republic, the existing methods of water purification and the specific properties of microorganisms membranes. In the experimental part there is an attempt of hydrodynamic cavitation, the whole process is tested on biomass of cyanobacteria.

Cílem bakalářské práce je konstrukční řešení vírové turbíny s diskovým generátorem a následné detailní rozpracování technické dokumentace pro úspěšnou realizaci výroby zkušebního prototypu., This Bachelor Thesis focuses on structural design of a swirl turbine with a disc generator with a subsequent detailed elaboration of technical documentation for a successful production a testing prototype.

Tato bakalářská práce se zabývá jevy spojenými s vertikálně kmitající vrstvou kapaliny, především Faradayovými vlnami a atomizací. Hlouběji se věnuje rozboru lineárního matematického modelu pro vertikálně oscilující ideální kapalinu od Benjamina a Ursella z roku 1954. Také uvádí, kde se s těmito a dalšími jevy spojenými s kmitáním tekutin setkáváme v praxi. Dále jsou zde uvedeny výsledky experimentů, jejichž cílem bylo s využitím lineárního modelu najít některé vlastní tvary a také zdokumentovat některé jejich vlastnosti. Poslední část je zaměřena na návrh experimentálního zařízení, které má sloužit pro vizualizaci vlastních tvarů kmitu kapalin., This bachelor's thesis deals with phenomena connected with vertically oscillating liquid layer, particularly with Faraday waves and liquid atomization. More in detail it deals with the linear mathematical model for vertically oscilating inviscid and incompresible liquids by Benjamin & Ursell (1954). It also presents the appearance of these and other phenomena connected with liquid vibration in practical applications. Furthermore, results of experiments are presented. Their aim was to find some eigenmode shapes using the linear model and also to document some of their properties. Final part is aimed to the design of an experimental device for visualization of vibration eigenmode shapes of liquids.

Tato bakalářská práce pojednává o koncentraci vzduchu ve vodě. Hlavní koncepce vychází z Henryho zákona o rozpouštění plynů v kapalinách v závislosti na tlaku. Je zde uvedeno jeho základní odvození, faktory ovlivňující rozpustnost a formy Henryho konstanty. Dále je věnována pozornost využití aerace v průmyslu a konstrukci aeračních systémů. Pro realizaci experimentu slouží speciální zařízení na bázi plynového akumulátoru. Naměřené hodnoty byly vyjádřeny pomocí tabulek a grafů. Údaje z experimentu potvrdily platnost Henryho zákona, že s vzrůstajícím tlakem nad hladinou roste i koncentrace vzduchu ve vodě., This bachelor thesis deals with air concentration in the water. The general conception comes from Henry's law about gas dissolved in the liquids depending on pressure. The basic derivation, the values which influence dissolvability and the Henry's Law constant´s forms are discussed here. Next part is about the usage aeration in the industry and in the construction of aeration systems. The special equipment is for realization experiment. This special equipment is gas´s accumulator based. The measured values are expressed as the tables and the graphs. The data from experiment validated the force of Henry´s Law: with growing pressure above water level, the air concentration in the water is growing too.

Bakalářská práce se zabývá tvorbou modelu okrajového problému proudění v obdélníkovém kanále s nesmáčivou stěnou. Text obsahuje přehled teoretických poznatků týkajících se hydrofobie a odvozené modely zohledňující předpoklady vztahující se k expertimentům. Modely jsou srovnány se získanými daty a diskutovány z hlediska fyzikální popisnosti., The bachelor's thesis deals with a mathematical model of a boundary problem of a laminar flow in a rectangular channel with one non-wetting wall. The thesis contains theoretical servey of hydrophobic phenomena and presents mathematical models based on experimentally obtained facts. The models are fitted to experimental data and the physical validity of each model is then discussed.

Bakalářská práce pojednává o pružinách, jejichž pružným médiem je stlačitelná tekutina. V práci jsou představeny jednotlivé typy pružin a jejich použití v technické praxi. Dále se práce zabývá matematickým modelem a vývojem nového typu plynové pružiny., The bachelor thesis deals with springs, which elastic medium is compressible fluid. The individual types of springs and their usage in the technical practice are presented in this work. Below the work deals with mathematical model and development of new type of gas spring.

Tato práce se zabývá problematikou tlumení vibrací vznikajících při pohybu vozidla. V první části je uveden přehled současných typů tlumičů s detailním vysvětlením principu tlumiče hydrodynamického. Součástí práce je také simulace kmitání vozidla s pasivním tlumičem v programu MATLAB Simulink. Literární rešerši magnetických kapalin a popisu magnetoviskózního jevu, je věnována část druhá, která volně přechází na téma magnetoreologických (MR) tlumičů. Závěrečná kapitola nejprve popisuje současné hydrodynamické tlumiče na bázi squeeze filmového (SF) módu magnetoreologické kapaliny a posléze je předložen autorský koncept SF MR tlumiče., This bachelor's thesis deals with damping vibrations emerging due to the movement of a vehicle. The first section provides an overview of contemporary types of dampers with thorough explanation of the principle of hydrodynamic damper. This section also contains simulation of vibrating vehicle equipped with passive damper. Literature research of magnetic fluids and description of magnetoviscous phenomenon is presented in the second part, which freely continues to the topic of magnetorheological (MR) dampers. The final chapter firstly describes current hydrodynamic dampers based on squeeze film (SF) mode of magnetorheological fluid and at the conclusion the author's concept of SF MR damper is submitted.

Cílem této práce je seznámit technickou veřejnost obecně s erozivními účinky kavitace a možnosti jejich omezování. Dále je zde uvedeno naopak možné kladné využití kavitačního jevu v různých odvětvích lidského působení., The goal of the submitted thesis is to acquaint the general public with the technical erosive effects of cavitation and the possibility of limiting them. The next part of the thesis states positive usage of cavitation in different sectors of human operation.

Tato bakalářská práce se zabývá jevy spojenými s vertikálně kmitající vrstvou kapaliny, především Faradayovými vlnami a atomizací. Hlouběji se věnuje rozboru lineárního matematického modelu pro vertikálně oscilující ideální kapalinu od Benjamina a Ursella z roku 1954. Také uvádí, kde se s těmito a dalšími jevy spojenými s kmitáním tekutin setkáváme v praxi. Dále jsou zde uvedeny výsledky experimentů, jejichž cílem bylo s využitím lineárního modelu najít některé vlastní tvary a také zdokumentovat některé jejich vlastnosti. Poslední část je zaměřena na návrh experimentálního zařízení, které má sloužit pro vizualizaci vlastních tvarů kmitu kapalin., This bachelor's thesis deals with phenomena connected with vertically oscillating liquid layer, particularly with Faraday waves and liquid atomization. More in detail it deals with the linear mathematical model for vertically oscilating inviscid and incompresible liquids by Benjamin & Ursell (1954). It also presents the appearance of these and other phenomena connected with liquid vibration in practical applications. Furthermore, results of experiments are presented. Their aim was to find some eigenmode shapes using the linear model and also to document some of their properties. Final part is aimed to the design of an experimental device for visualization of vibration eigenmode shapes of liquids.

V práci jsou uvedeny základní charakteristiky vířivých strojů. Záměrem je nahrazení redukčního ventilu specificky pomaloběžnou vířivou turbínou. Vznikne tak speciální turbínový ventil využívající energii, která by byla jinak disipována v redukčním ventilu. Redukční ventily jsou při regulaci zdrojem vysokých hydraulických ztrát a jejich nahrazení je možné z důvodu totožné odporové charakteristiky vířivé turbíny a redukčního ventilu., The presented work deals with basic characteristics of the side-channel machines. The intention is to replace the pressure reducing valve by low-specific speed side-channel turbine. Thereby creating a kind of turbine valve using energy, which would otherwise be dissipated in the valve. Pressure reducing valves are the source of large hydraulic losses and their replacement is possible, because the same resistance characteristics side-channel turbine and a pressure reducing valve.

Diplomová práce se zabývá optimalizací vířivého čerpadla a axiálním čerpadlem s prstencovými motory, jež jsou navržena jako srdeční náhrady. Je provedena analýza konceptů, které vznikly v přechozích diplomových pracích. Na základě jejich analýzy je vytvořen nový konstrukční a hydraulický návrh vířivého čerpadla, kde jsou použity diskové motory. Vznikla kompaktní sestava dvou čerpadel, jež nahrazují levé a pravé srdce a plní funkci totální srdeční náhrady. Je vytvořen funkční model, na němž jsou odměřeny charakteristiky čerpadla a výsledky porovnány s CFD výpočtem. U axiálního čerpadla jsou doplněny konstrukční požadavky některých dílů a je proveden rozbor proveditelnosti., The master’s thesis deals optimization of regenerative pump and axial pump with ring motors that are designed as a heart replacement. Analysis of the koncepts is performed which were made in previous master’s thesis. There is created a new design of construction and hydraulition with using flat motors based on the analysis. The compact assembly of two impeller was formulated that replaced left and right heart and it served as a function of heart replacement. A functional model of the pump is created, there is measured characteristics of impeller and results are compared with CFD analysis. The design requirements some parts of the axial pump are added and it’s deviced feasibility analysis.

Tato diplomová práce se zabývá studií a konstrukcí pístového čerpadla s lineárním motorem, jenž je možno využít v lékařství pro čerpání krve. Teoretická část obsahuje přehled současně používaných náhrad a podpor srdce, stejně jako rozdělení základních prvků systému mimotělního oběhu krve. Je zde proveden i výčet zpětných ventilů sloužících v lékařství při operacích chlopní srdce. V práci jsou odvozeny základní rovnice pro návrh parametrů čerpadla a jejich výpočet je proveden dle konkrétního zadání. Z vypočtených hodnot vychází samotná konstrukce čerpadla a následná výroba modelů technologií 3D tisku. V závěru diplomové práce je provedeno porovnání teoretických výsledků s provedeným experimentem., This thesis deals with study and design of plunger pump with linear motor. This pump can be used for blood pumping in heart surgery. The theoretical part of this thesis is focused on description of extracorporeal circuit, heart boosters and artificial heart. This thesis provides an overview of check valves which are used in heart surgery too. Basic equitations for pump design are derived and calculated in this thesis. The pump design and manufacturing by the 3D technology was made by previous results. Finally, in this thesis are compared theoretical results and experimental data.

Bakalářská práce obsahuje literární rešerši zabývající se separací pevných částic z heterogenní suspenze. První část je věnována pojednání o separačních metodách. Na ni navazuje kapitola o separačních zařízeních, které se používají na čistírnách odpadních vod. Součásti práce je podrobnější popis separátoru, který slouží k separaci písku z odpadní vody. Popisované zařízení sloužící k oddělování pevných složek ze suspenze využívá kombinace metod sedimentace a odstřeďování. K vizualizaci separátoru bylo v předkládané práci využito 3D modelu v prostředku Autodesk Inventor Professional 9., The bachelor thesis contains a literature search dealing with the separation of solid particles from a heterogenic suspension. The first part is aimed at separation methods. Then, a chapter follows dealing with separation devices, which are used in waste water treatment plants. A more detailed description of the separator used for the separation of sand from waste waters is part of this paper. The described device serving to separate solid particles from a suspension uses the combination of sedimentation and separation methods. To visualize the separator a 3D model in Autodesk Inventor Professional 9 device was used in the presented paper.

Bakalářská práce pojednává o umělém srdci člověka, které je v říši živočichů nejsložitější. Avšak práce zachycuje evoluční vývoj srdcí bezobratlých živočichů i obratlovců. U lidského srdce je kladem důraz na mechanické vlastnosti, které jsou důležité pro návrh jak umělých chlopní, tak i umělých srdcí. V poslední řadě jsou zhodnoceny výsledky měření reálného modelu umělého srdce., Bachelor’s thesis discusses about artificial heart of human, which is the most complicated in animal world. But the thesis collects an evolutionary development of hearts invertebrates and hearts vertebrates. Human heart puts emphasis on mechanical properties, which are important for design of artificial valves and hearts. Finally, results are measuring the real model of an artificial heart.

Cílem diplomové práce je navrhnout technické řešení minimalizace třecích ztrát, které při provozu sinusového čerpadla vznikají v uložení šoupátkového uzávěru a na oběžném kole. Ztráty vznikající od třecích sil, mají negativní vliv na životnost jednotlivých dílů a ekonomii čerpání. V první části jsou sinusová čerpadla popsána z konstrukčního hlediska a jsou zde uvedeni hlavní výrobci. O návrhu parametrů čerpadel a variantách řešení pojednává část druhá. Závěrečná část se zabývá experimentem a konečným zhodnocením., The aim of the diploma thesis is to design the technical solution of minimization of frictional losses, which occur when using a sine pump at position of the shaft locking and on the impeller wheel. The losses originating from the frictional forces have a negative influence on the lifetime of individual parts and economy of the pump. In the first part the author describes sine pumps from the constructional point of view and the main producers are mentioned. The second part contains suggestions on the parameters of the pump and various possibilities of solutions. The last part covers the experiment and conclusions.

Tato diplomová práce se zabývá zkrácením doby nasávání vody do oběžného kola odstředivého čerpadla při použití v hasičském sportu. Toto nasávání je prováděno pomocí ejektoru, který je poháněn plyny ze spalovacího motoru hasičské stříkačky. V práci je vytvořen matematický model, který popisuje proudění v ejektoru, a na jeho základě je navržen nový ejektor, který má zvýšený průtok přisávaného vzduchu při tlacích blížící se tlaku atmosférickému., This diploma thesis deals with reducing the time of sucking water into the rotating impeller of the centrifugal pump as used in firesport. The suction is carried out by the ejector, which is powered by combustion engine exhaust gases. A mathematical model was created, which shows the flow in the ejector. It was also used as a basis for the creation of a new ejector, which has an increased airflow when getting closer to atmospheric pressure.