Improving computational efficiency of contact solution in fully resolved CFD-DEM simulations with arbitrarily-shaped solids
Studeník, Ondřej; Kotouč Šourek, M.; Isoz, Martin
2023 - English The abundance of industrial processes containing both solid and liquid phases generate demand for fully resolved models allowing for detailed analysis and optimization of these processes. An established approach providing such models is based using a variant of an immersed boundary method to couple the computational fluid dynamics (CFD) and discrete element method (DEM). In the talk, we will present our custom and monolithic implementation of a fully-resolved CFDDEM solver and concentrate on the intricacies of solving contact between two arbitrarily-shaped solids. We shall propose an efficient contact treatment based on the concept of a virtual mesh, which provides the mesh resolution required by DEM through dividing the space around the contact point in a finite volume fashion without any changes to the CFD mesh itself. A substantial part of the talk will devoted to the parallelization of the contact solution, especially in the context of the domain decomposition method imposed by the CFD solver. Keywords: CFD; DEM; virtual mesh Fulltext is available at external website. Improving computational efficiency of contact solution in fully resolved CFD-DEM simulations with arbitrarily-shaped solids

The abundance of industrial processes containing both solid and liquid phases generate demand for fully resolved models allowing for detailed analysis and optimization of these processes. An ...

Studeník, Ondřej; Kotouč Šourek, M.; Isoz, Martin
Ústav termomechaniky, 2023

Výpočty výměníku mezi primárním okruhem a meziokruhem malého modulárního reaktoru DAVID
Kobylka, D.; Hrubý, Jan; Kordík, Jozef; Gabriel, Dušan; Marek, René; Isoz, Martin
2023 - Czech The report summarizes the joint results of the Department of Nuclear Reactors FNSPE, CTU and IT CAS, in the area of thermal and hydraulic calculations of the heat exchanger between the primary and intermediate circuits of the developed small modular reactor (SMR) DAVID. The assignment parameters were further specified during control days and with updated documentation. During the analysis of the initial system parameters, it was found that the original geometric configuration of the exchanger had a completely insufficient surface for heat transfer. A decision was made, several parameters were modified and based on a series of calculations using two independent simplified models, a reasonable configuration with a significantly smaller diameter of the tubes in a significantly larger number was chosen. The pressure losses on both sides of the heat exchanger are within normal ranges and will not cause problems with the construction of these circuits. Although there are differences between the results from both used models, their comparison shows that the chosen different calculation methods lead to approximately the same results and the models do not show fundamental errors. Keywords: small modular reactor DAVID; thermodynamics; heat exchanger Available at various institutes of the ASCR Výpočty výměníku mezi primárním okruhem a meziokruhem malého modulárního reaktoru DAVID

The report summarizes the joint results of the Department of Nuclear Reactors FNSPE, CTU and IT CAS, in the area of thermal and hydraulic calculations of the heat exchanger between the primary and ...

Kobylka, D.; Hrubý, Jan; Kordík, Jozef; Gabriel, Dušan; Marek, René; Isoz, Martin
Ústav termomechaniky, 2023

Zapojení rašelinišť do odtoku z povodí
Vlček, Lukáš; Falátková, Kristýna
2023 - Czech 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. Keywords: water balance; peat bog; runoff formation Fulltext is available at external website. 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, ...

Vlček, Lukáš; Falátková, Kristýna
Ústav pro hydrodynamiku, 2023

Časová proměnlivost hydraulických vlastností půdy a jejich vliv na odhad půdní vlhkosti
Šípek, Václav; Vlček, Lukáš; Tesař, Miroslav; Zelíková, Nikol; Hnilica, Jan
2023 - Czech 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. Keywords: soil moisture; soil hydraulic properties; saturated hydraulic conductivity; climate change Fulltext is available at external website. 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 ...

Šípek, Václav; Vlček, Lukáš; Tesař, Miroslav; Zelíková, Nikol; Hnilica, Jan
Ústav pro hydrodynamiku, 2023

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 - Czech 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. Keywords: soil water balance; transpiration; percolation; land cover change; drought Fulltext is available at external website. 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 ...

Zelíková, Nikol; Šípek, Václav
Ústav pro hydrodynamiku, 2023

Validace reanalýzy pro střední Evropu PERUN/Reanalysis
Beranová, Romana; Rulfová, Zuzana; Sokol, Zbyněk
2023 - Czech Regionální reanalýza PERUN/Reanalysis je založena na numerickém předpovědním modelu ALADIN, který byl upraven pro klimatologické výpočty. Aby mohla sloužit jako jeden z referenčních setů pro odhady očekávaných změn klimatu v následujících desetiletích, je potřeba ji validovat vůči staničním měřením, případně i vůči jiným běžně používaným datovým souborům. V tomto konferenčním příspěvku se podíváme na validace základních meteorologických veličin na celé výpočetní doméně modelu ALADIN. Použijeme k tomu staniční data z databáze ECA&D, staniční data v pravidelné síti Eobs a globální reanalýzu ERA5. Validace bude provedena pro období 1990–2014. Při validaci se budeme soustředit zejména na teplotu vzduchu (minimální, maximální a průměrnou) a srážky, ale podíváme se i na další veličiny jako je například rychlost větru. PERUN/Reanalysis is based on the ALADIN numerical forecast model, which has been adapted for climatological calculations. To serve as one of the reference sets for estimating expected climate changes in the coming decades, it needs to undergo validation against station measurements and possibly against other commonly used data sets. In this conference paper, we will examine the validation of basic meteorological quantities across the computational domain of the ALADIN model. To achieve this, we will use station data from the ECA&D database, station data in the regular network (Eobs), and the ERA5 global reanalysis. Validation will be conducted for the period from 1990 to 2014. During validation, our primary focus will be on air temperature (minimum, maximum, and mean) and precipitation. We will also examine additional variables, including wind speed.\n Keywords: NWP model; reanalysis; validation Available at various institutes of the ASCR Validace reanalýzy pro střední Evropu PERUN/Reanalysis

Regionální reanalýza PERUN/Reanalysis je založena na numerickém předpovědním modelu ALADIN, který byl upraven pro klimatologické výpočty. Aby mohla sloužit jako jeden z referenčních setů pro odhady ...

Beranová, Romana; Rulfová, Zuzana; Sokol, Zbyněk
Ústav fyziky atmosféry, 2023

Srážky podle PERUNa
Zacharov, Petr, jr.; Brožková, R.; Řezáčová, Daniela
2023 - Czech Reanalýzy počasí jsou mocným nástrojem pro studium historického počasí jak v jednotlivých bodech, tak především v ploše. Detailní reanalýza, která vznikla v rámci projektu PERUN, tak umožňuje odhalit různé aspekty atmosféry v míře, kterou nejsme schopni měřením dosáhnout. Vzhledem k tomu, že se stále jedná o modelové přiblížení, je samozřejmě před jejím využitím odhalit systematické odchylky verifikací. Klimatické modelové běhy naopak mohou odhalovat vývoj atmosféry do budoucna. Vzhledem k tomu, že se tyto výpočty zatím nedají verifikovat, je potřeba validovat historický běh stejného modelu a odhalené systematické chyby odečíst od výhledu do budoucna. V rámci projektu PERUN byl spočten jak historický běh, tak i dva klimatické běhy až do roku 2100. V rámci této práce předkládáme základní verifikaci a validaci předpovědí srážek a vyhodnocení rozdělení srážek na stratiformní a konvektivní a navíc i na kapalné a tuhé srážky. Weather reanalyses are a powerful tool for studying historical weather both at individual points and especially over an area. The detailed reanalysis produced by the PERUN project thus makes it possible to reveal various aspects of the atmosphere to a degree that we are unable to achieve with measurements. Since it is still a model approximation, it is of course necessary to detect systematic biases by verification before its use. Climate model runs, on the other hand, can uncover the future evolution of the atmosphere. Since these calculations cannot yet be verified, it is necessary to validate a historical run of the same model and subtract the revealed systematic errors from the future projections. In the PERUN project, both the historical run and two climate runs up to 2100 have been calculated. In this work, we present a basic verification and validation of the precipitation forecasts and an evaluation of the separation of precipitation into stratiform and convective precipitation and, in addition, into\nliquid and solid precipitation. Keywords: precipitation; verifikace; validation Available at various institutes of the ASCR Srážky podle PERUNa

Reanalýzy počasí jsou mocným nástrojem pro studium historického počasí jak v jednotlivých bodech, tak především v ploše. Detailní reanalýza, která vznikla v rámci projektu PERUN, tak umožňuje odhalit ...

Zacharov, Petr, jr.; Brožková, R.; Řezáčová, Daniela
Ústav fyziky atmosféry, 2023

A new blade cascade for flutter studies
Šnábl, Pavel; Pešek, Luděk; Procházka, Pavel P.; Skála, V.
2023 - English In this paper, a new blade cascade, developed in the Institute of Thermomechanics, is presented. The geometry of the cascade was modified so now the stall flutter can occur. It has some major construction improvements over the original cascade which now allow more precise and reliable measurements. The stability of the new blade cascade with five NACA 0010 profiles with rotational degree of freedom is assessed by Travelling Wave Mode approach and Aerodynamic Influence Coefficient approach. Keywords: blade cascade; stability; travelling wave mode; aerodynamic influence coefficient Available at various institutes of the ASCR A new blade cascade for flutter studies

In this paper, a new blade cascade, developed in the Institute of Thermomechanics, is presented. The geometry of the cascade was modified so now the stall flutter can occur. It has some major ...

Šnábl, Pavel; Pešek, Luděk; Procházka, Pavel P.; Skála, V.
Ústav termomechaniky, 2023

Kráľova Lehota. Paleomagnetic research. Report
Elbra, Tiiu; Schnabl, Petr; Aidona, E.; Kdýr, Šimon; Uçar, Hakan; Pruner, Petr; Benediková, L.
2023 - English Keywords: Archeological artefact; paleomagnetic dating; rock magnetism Available at various institutes of the ASCR Kráľova Lehota. Paleomagnetic research. Report

Elbra, Tiiu; Schnabl, Petr; Aidona, E.; Kdýr, Šimon; Uçar, Hakan; Pruner, Petr; Benediková, L.
Geologický ústav, 2023

Etika AI: Přehled současné debaty v kontextu energetiky
Černý, David; Trčka, M.; Kolaříková, L.; Hvorecký, J.; Pelikán, Emil; Hříbek, T.; Novotný, D.; Wiedermann, Jiří
2023 - Czech Available at various institutes of the ASCR Etika AI: Přehled současné debaty v kontextu energetiky

Černý, David; Trčka, M.; Kolaříková, L.; Hvorecký, J.; Pelikán, Emil; Hříbek, T.; Novotný, D.; Wiedermann, Jiří
Ústav informatiky, 2023