» Výzkum » Hydrodynamika tekutých soustav

Hydrodynamika tekutých soustav

Tokové vlastnosti a chování suspenzí

Na základě dosud dosažených výsledků je hlavní zájem věnován jemnozrnným suspenzím s obsahem koloidních částic, které působí vznik vnitřní struktury suspenze. Elektrická dvojvrstva kolem elektricky aktivních povrchů částic ovlivňuje vzájemné přitažlivé a odpudivé síly mezi částicemi, iniciuje vytvoření objemných relativně pevných agregátů, v nichž je značná část vody vázána. To je důvod proč např. suspenze s kaoliny nebo fluidními popílky dosahují výrazného počátečního napětí a nedosáhnou koncentrací obvyklých pro písčité, uhelné a jiné suspenze. Při proudění koagulované suspenze se značná část energie spotřebovává na deformaci a/nebo rozbití agregátů. Výzkum je zaměřen na popis chování jemnozrnných suspenzí, na vliv hrubozrnných částic na tokové charakteristiky suspenzí s newtonským i nenewtonským nosným mediem v laminárním, přechodném a turbulentním režimu proudění. Je zkoumána možnost optimalizace a snižováni tlakových ztrát úpravou zrnitostního složení, fyzikálně chemického prostředí suspenze, případně výrazným smykovým namáháním i vliv geometrických podmínek a nosného media na proudění suspenze.

 
Vývoj numerických metod pro popis proudění kapalin, numerická simulace pohybu částic v proudící tekutině

Jsou vyvíjeny a verifikovány numerické metody pro řešení proudění v otevřených kanálech s proměnným průřezem, včetně proudění kolem překážek a v uzavřených profilech. Numericky je simulován saltační pohyb pevné částice v proudu kapaliny a kolize částic s pevným dnem. Teorie mělké vody je aplikována pro proudění nenewtonských tekutin. Vyvíjené numerické metody jsou průběžně verifikovány na základě prováděných experimentů. S ohledem na předpokládaný vývoj výpočetní techniky (paralelní zpracování úloh, snadná přenositelnost na nové platformy) jsou vytvářeny otevřené programové systémy.

 
Vírový charakter smykových toků

Náplní etapy je analýza dynamického chování vírových struktur a jejich identifikace se zaměřením na víry vznikající ve smykovém proudění s velkým gradientem rychlosti a popis transportu vířivosti v souvislosti se vzájemnou interakcí vírových struktur a interakcí tekutiny se stěnou.

 
Optimalizace procesů úpravy vody

Náplní etapy je metodika identifikace a kvantifikace organických látek vznikajících rozkladem organizmů ve vodě, přípravy koncentrátů a výzkum metod odstraňování škodlivin. Dále výzkum vlivu destabilizačních činidel, intenzity, doby míchání a gradientu rychlosti na účinnost odstraňování produktů rozkladu organizmů a huminových látek z povrchových a podzemních vod, vlivu chemického složení polutantů na mechanizmus procesu agregace a morfologické a fyzikální vlastnosti agregátů ovlivňujících separaci usazováním, flotací a filtrací. Výzkum jejich vlivu na upravitelnost vody základními a modifikovanými technologickými postupy včetně chemické předúpravy a poloprovozní a provozní ověření výsledků. Součástí je i výzkum modifikací technologických zařízení používaných pro přípravu a separaci suspenze. Získané poznatky umožní ve značné míře objasnit i mechanizmus procesu tvorby suspenze a vliv některých chemických a fyzikálních faktorů na výběr metody separace.