Ano (2092)
Počet nalezených dokumentů:
2092
Publikováno od
do
Finite element approximation of fluid structure interaction using Taylor-Hood and Scott-Vogelius elements
Vacek, Karel; Sváček, P.
2024 - anglický
This paper addresses the problem of fluid flow interacting a vibrating solid cylinder described by one degree of freedom system and with fixed airfoil. The problem is described by the incompressible Navier-Stokes equations written in the arbitrary Eulerian-Lagrangian (ALE) formulation. The ALE mapping is constructed with the use of a pseudo-elastic approach. The flow problem is numerically approximated by the finite element method (FEM). For discretization of the fluid flow, the results obtained by both the Taylor-Hood (TH) element and the Scott-Vogelius (SV) finite element are compared. The TH element satisfies the Babuška-Brezzi inf-sup condition, which guarantees the stability of the scheme. In the case of the SV element the mesh, that is created as a barycentric refinement of regular triangulation, is used to satisfy the Babuška-Brezzi condition. The numerical results for two benchmark problems are shown.
Klíčová slova:
finite element method; arbitrary Lagrangian-Eulerian method; Scott-Vogelius element; Taylor-Hood element
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Akademie Věd.
Finite element approximation of fluid structure interaction using Taylor-Hood and Scott-Vogelius elements
This paper addresses the problem of fluid flow interacting a vibrating solid cylinder described by one degree of freedom system and with fixed airfoil. The problem is described by the incompressible ...
Numerical study of the steady airflow in the human respiratory system during inhaling and exhaling
Lancmanová, Anna; Bodnár, Tomáš
2024 - anglický
This paper presents some of the initial results of the numerical simulations of a steady turbulent flow in human upper airways during inhalation and exhalation. The mathematical model is based on the system of Reynolds-Averaged incompressible Navier-Stokes equations complemented by the SST k − ω turbulence model. The simulations were performed using finite-volume open source solver OpenFOAM on a realistic three-dimensional geometry. The main aim of this particular study is to verify the computational setup with special focus on appropriate choice and implementation of boundary conditions. The prescribed boundary conditions are chosen to mimic the physiological conditions during normal breathing cycle. This study aims to gain an insight into the airflow behavior during the inhalation and exhalation process by comparing the results of two distinct simulations corresponding to two different (opposite) flow rates . The obtained local flow rates and flow fields for both cases are presented and mutually compared. This initial work should serve as a foundation for future more complex simulations that will include the time-dependent and compressible effects.
Klíčová slova:
human airways; incompressible Navier-Stokes; OpenFOAM
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Akademie Věd.
Numerical study of the steady airflow in the human respiratory system during inhaling and exhaling
This paper presents some of the initial results of the numerical simulations of a steady turbulent flow in human upper airways during inhalation and exhalation. The mathematical model is based on the ...
Numerical evaluation of mass-diffusive compressible fluids flows models
Bodnár, Tomáš; Fraunié, P.
2024 - anglický
This contribution presents first numerical tests of some recently published alternative models for solution of viscous compressible and nearly incompressible models. All models are solved by high resolution compact finite difference scheme with strong stability preserving RungeKutta time stepping. The two simple but challenging computational test cases are presented, based on the double-periodic shear layer and the Kelvin-Helmholtz instability. The obtained time-dependent flow fields are showing pronounced shear and vorticity layers being resolved by the standard as well as by the new mass-diffusive modified models. The preliminary results show that the new models are viable alternative to the well established classical models.
Klíčová slova:
compressible Navier-Stokes; nearly incompressible flow; mass diffusion; compact finite-difference
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Akademie Věd.
Numerical evaluation of mass-diffusive compressible fluids flows models
This contribution presents first numerical tests of some recently published alternative models for solution of viscous compressible and nearly incompressible models. All models are solved by high ...
Motion of fluids in the moving domain
Nečasová, Šárka
2024 - anglický
It is a survay paper where the problem of the existence of weak solutions of compressible barotropic solutions in a moving bounded domain is studied.
Klíčová slova:
compressible fluid; moving domain; weak solutions
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Akademie Věd.
Motion of fluids in the moving domain
It is a survay paper where the problem of the existence of weak solutions of compressible barotropic solutions in a moving bounded domain is studied.
Some modifications of the limited-memory variable metric optimization methods
Vlček, Jan; Lukšan, Ladislav
2023 - anglický
Several modifications of the limited-memory variable metric (or quasi-Newton) line search methods for large scale unconstrained optimization are investigated. First the block version of the symmetric rank-one (SR1) update formula is derived in a similar way as for the block BFGS update in Vlˇcek and Lukˇsan (Numerical Algorithms 2019). The block SR1 formula is then modified to obtain an update which can reduce the required number of arithmetic operations per iteration. Since it usually violates the corresponding secant conditions, this update is combined with the shifting investigated in Vlˇcek and Lukˇsan (J. Comput. Appl. Math. 2006). Moreover, a new efficient way how to realize the limited-memory shifted BFGS method is proposed. For a class of methods based on the generalized shifted economy BFGS update, global convergence is established. A numerical comparison with the standard L-BFGS and BNS methods is given.
Klíčová slova:
unconstrained minimization; variable metric methods; limited-memory methods; variationally derived methods; arithmetic operations reduction; global convergence
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři NUŠL
Some modifications of the limited-memory variable metric optimization methods
Several modifications of the limited-memory variable metric (or quasi-Newton) line search methods for large scale unconstrained optimization are investigated. First the block version of the symmetric ...
GA 19-07635S: Outputs and Results
Rehák, Branislav
2023 - anglický
This manuscript aims to deliver a survey of results obtained during the solution of the project No. GA19-07635S of the Czech Science Foundation. The timespan dedicated to the work on this project was 1.3.2019 - 30.6.2022. The main area dealt with were\nnonlinear multi-agent systems and their synchronization, further, attention was paid to some auxiliary results in the area of nonlinear observers. This Report briefly introduces the Project, provides a summary of the results obtained and also sketches an outline how these results will be applied and extended in future.
Klíčová slova:
multi-agent systems; nonlinear multi-agent systems; synchronization
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
GA 19-07635S: Outputs and Results
This manuscript aims to deliver a survey of results obtained during the solution of the project No. GA19-07635S of the Czech Science Foundation. The timespan dedicated to the work on this project was ...
Zapojení rašelinišť do odtoku z povodí
Vlček, Lukáš; Falátková, Kristýna
2023 - český
Příspěvek se věnuje hydrologickému režimu povodí, kde rašeliniště tvoří přibližně polovinu rozlohy. Pomocí modelu byly hodnoceny hydrologické procesy v rašeliništi a okolním lese. Z výsledků vyplývá, že rašeliniště výrazně zvyšuje fluktuaci vodního režimu místních toků. Vodní bilance zase ukazuje snížený ochalozovací efekt rašelinišť bez stromového patra oproti lesům na organominerální půdě. Revitalizace rašelinišť tak může mít kromě pozitivního ekologického aspektu negativní hydroogický dopad na okolní krajinu a místní toky. This research focuses on the basin's hydrological regime, where peatlands make up approximately half of the area. Hydrological processes in the peat bog and the surrounding forest were evaluated using the HBV model. The results show that the peatlands significantly increase the water regime fluctuation of local streams. Moreover, water balance shows a lower cooling effect of tree-less peat bogs than forests on organo-mineral soils. Except for a positive ecological aspect, peatland restoration can have a negative hydrological impact on the surrounding landscape and local streams.
Klíčová slova:
water balance; peat bog; runoff formation
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Zapojení rašelinišť do odtoku z povodí
Příspěvek se věnuje hydrologickému režimu povodí, kde rašeliniště tvoří přibližně polovinu rozlohy. Pomocí modelu byly hodnoceny hydrologické procesy v rašeliništi a okolním lese. Z výsledků vyplývá, ...
Časová proměnlivost hydraulických vlastností půdy a jejich vliv na odhad půdní vlhkosti
Šípek, Václav; Vlček, Lukáš; Tesař, Miroslav; Zelíková, Nikol; Hnilica, Jan
2023 - český
Půdní vlhkost hraje významnou roli v hydrologickém cyklu, protože zásadně ovlivňuje proudění vody v systému voda-půda-rostlina. Studie je zaměřena na celoroční odhad nasycení půdního profilu vodou v zalesněném horském území s využitím jednoduchého modelu založenému na konceptu lineární nádrže. Studie je založena na terénním měření nasycené hydraulické vodivosti a zavedení periodické funkce nasycené hydraulické vodivosti do modelu půdní vlhkosti, která možní její sezónní proměnlivost. \nPrůměrná nasycená hydraulická vodivost měřená jednoválcovým infiltrometrem byla v průběhu dvou let vždy vyšší ve vegetačním období, kdy se pohybovala od 33,6 do 44,8 cm hod-1, oproti zimním období, kdy poklesla do rozmezí 13,2 až 22,3 cm hod-1. Do modelu půdní vlhkosti byla implementována funkce, která umožnila spojitou změnu nasycené hydraulické vodivosti s maximem ve vegetační sezóně a minimum v zimním období. Tato modifikace modelu půdní vlhkosti vedla k poklesu průměrné čtvercové chyby odhadu půdní vlhkosti o 33,2 % (z 0,034 cm3cm-3 na 0,023 cm3cm-3) a nárůstu hodnoty Nash-Sutcliffova koeficientu z 0,34 na 0,68. Výsledky studie přispějí k přesnějšímu celoročnímu odhadu půdní vlhkosti, a tedy i ke zlepšení dlouhodobých simulací vlivu klimatické změny na dostupnost vodních zdrojů.\n The study was focused on the temporal variability of saturated hydraulic conductivity in an experimental plot covered by spruce forest and investigated benefits of its incorporation into soil water balance model. The results showed that the higher saturated hydraulic conductivity (33.6-44.8 cm hr-1) was observed in summer period compared to lower values (13.2-22.3 cm hr-1) in the winter period. The use of seasonally variabile saturated hydraulic conductivity improved the efficiency of soil water balance model in terms of lower root mean square error between observed and simulated volumetric soil water content by 33.2 %. The Nash-Sutcliffe coefficient rose from 0.34 to 0.68.
Klíčová slova:
soil moisture; soil hydraulic properties; saturated hydraulic conductivity; climate change
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Časová proměnlivost hydraulických vlastností půdy a jejich vliv na odhad půdní vlhkosti
Půdní vlhkost hraje významnou roli v hydrologickém cyklu, protože zásadně ovlivňuje proudění vody v systému voda-půda-rostlina. Studie je zaměřena na celoroční odhad nasycení půdního profilu vodou v ...
Kam a kolik vody odvádí stromy? Modelování vlivu smrkových a bukových porostů na toky vody v půdě během extrémních klimatických podmínek
Zelíková, Nikol; Šípek, Václav
2023 - český
Půdní vlhkost propojuje takové procesy, které ovlivňují celý hydrologický cyklus, a tím i dostupnost vodních zdrojů. Jedním z významných faktorů ovlivňující tyto procesy je přítomnost vegetace. Výzkum interakcí mezi vegetací, jejím managementem a procesy ovlivňující toky půdní vody nabývá na významu zejména v době probíhajících klimatických změn i změn krajinného pokryvu. Avšak komplexnost těchto interakcí, ovlivněná navíc jejich rozdílností mezi jednotlivými rostlinnými druhy tento výzkum ztěžuje. Proměna krajinného pokryvu probíhá také v českém lesnictví, konkrétně v podobě obměny smrkových monokultur buky. V této studii je proto zkoumán vliv dvou typů lesních porostů, smrku ztepilého (Picea abies) a buku lesního (Fagus sylvatica), na vodní režim půdy v experimentálním povodí Liz na Šumavě. A to (1) zjištěním rozdílů v množství půdní vláhy na základě dvaceti let naměřených dat a (2) získáním složek vodní bilance (transpirace a perkolace) na těchto dvou kontrastních plochách pomocí modelu bilance půdní vody. Z analýzy dlouhodobých dat půdních vlhkostí vyplývají nepatrně nižší hodnoty půdních vlhkostí pod porosty buku, které zanikají při srovnání průměrných ročních hodnot. Odlišnosti jsou patrné při hodnocení průměrných vlhkostí s hloubkou, kde v nejsvrchnější vrstvě půdního profilu smrk disponuje v průměru o 6 % vyššími zásobami půdní vody než buk. Z pohledu vývoje půdních vlhkostí během vegetační sezóny je půda z počátku sušší pod smrkem, který započíná svou transpiraci dříve. Tento rozdíl je v průběhu sezóny zredukován intenzivní transpirací buku. Výstupy bilančního modelu poukázaly na vyšší míru aktuální evapotranspirace buku a vyšší míru perkolace smrku během každého roku. Tento jev byl zvýrazněn během suchých let, kdežto v letech s dostatkem srážek byly rozdíly minimální. Zvýšení četnosti buku v krajině, tak může ovlivnit míru dotace podzemních vod. Soil moisture links processes that influence the entire hydrological cycle and thus the availability of water resources. One important factor influencing these processes is the presence of vegetation. Research on the interactions between vegetation, its management and the processes affecting soil water fluxes is of particular importance in times of ongoing climate change and land cover changes. However, the complexity of these interactions, further influenced by differences between plant species, makes this research more difficult. Land cover change is also taking place in Czechia, specifically in the replacement of spruce monocultures by beech. Therefore, this study investigates the influence of two types of forest stands, spruce (Picea abies) and beech (Fagus sylvatica), on the soil water regime in the experimental Liz catchment in Bohemian Forest, Czechia. This was performed by (1) evaluating differences in soil moisture based on twenty years of measured data and (2) obtaining the two components of the soil water balance (transpiration and percolation) at two plots (beech and spruce) using a soil water balance model. Analysis of the long-term soil moisture data show slightly lower soil moisture values under the beech stands, which disappear when comparing the annual mean values. Differences are evident when evaluating average soil moisture data with depth, where the topmost layer of the soil profile at the spruce site has on average 6% higher soil water content than beech. At the start of the growing season the soil moisture was initially drier under spruce, due to its earlier start of transpiration. This difference was reduced over the season by the intensive transpiration of beech. The outputs of the balance model indicated a higher rate of actual evapotranspiration of beech and a higher rate of percolation of spruce every year. This effect was more pronounced over the dry years, whereas in years with sufficient rainfall the differences were minimal. Thus, the replacement of spruce trees by beech trees may affect the rate of groundwater recharge.
Klíčová slova:
soil water balance; transpiration; percolation; land cover change; drought
Dokument je dostupný na externích webových stránkách.
Kam a kolik vody odvádí stromy? Modelování vlivu smrkových a bukových porostů na toky vody v půdě během extrémních klimatických podmínek
Půdní vlhkost propojuje takové procesy, které ovlivňují celý hydrologický cyklus, a tím i dostupnost vodních zdrojů. Jedním z významných faktorů ovlivňující tyto procesy je přítomnost vegetace. Výzkum ...
On the structure and values of betweenness centrality in dense betweenness-uniform graphs
Ghanbari, B.; Hartman, David; Jelínek, V.; Pokorná, Aneta; Šámal, R.; Valtr, P.
2023 - anglický
Betweenness centrality is a network centrality measure based on the amount of shortest paths passing through a given vertex. A graph is betweenness-uniform (BUG)if all vertices have an equal value of betweenness centrality. In this contribution, we focus on betweenness-uniform graphs with betweenness centrality below one. We disprove a conjecture about the existence of a BUG with betweenness value α for any rational numberαfrom the interval (3/4,∞) by showing that only very few betweenness centrality values below 6/7 are attained for at least one BUG. Furthermore, among graphs with diameter at least three, there are no betweenness-uniform graphs with a betweenness centrality smaller than one. In graphs of smaller diameter, the same can be shown under a uniformity condition on the components of the complement.
Klíčová slova:
betweenness; graphs
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři Akademie Věd.
On the structure and values of betweenness centrality in dense betweenness-uniform graphs
Betweenness centrality is a network centrality measure based on the amount of shortest paths passing through a given vertex. A graph is betweenness-uniform (BUG)if all vertices have an equal value of ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze