The airflow field and particle trajectories inside hard disk drive (HDD) are investigated in this study using commercial software Fluent and Gambit. Three-dimensional grids inside the HDD configuration are built using Gambit taking into account all the components and their geometric details. The airflow field inside HDD is simulated using three incompressible Navier-Stokes equations for various disk rotational speeds. The effects of using the various turbulence models inside the Fluent software such as the standard k - ε , RNG k - ε and Reynolds Stress Method on the computed airflow characteristics are also assessed. Steady flow fields and the effects of rotational speeds are assessed. Based on the computed steady airflow patterns, particle trajectories are computed using routines available in Fluent as well as special particle trajectory functions defined by the user via the user-defined functions. Particles of different sizes and materials are injected at various locations in the computed flow field and the corresponding particle trajectories are studied. Based on the investigation, the trajectory tends to be different according to sizes and materials. The present work forms a basis for further investigation of heat transfer processes inside the HDD to address thermal management issues and also the computation of unsteady flow fields in the HDD due to the movement of the actuator arm during data storage and retrieval / Singapore-MIT Alliance (SMA)

In der Dissertation werden die während der Mahltrocknung von Rohbraunkohle ablaufenden Teilprozesse systematisch analysiert und allgemein gültigen Funktionen für den Stoffumsatz zugeordnet. Es entsteht eine Kenntnisstandmatrix, die ausgewählte Literaturstellen einordnet und unbearbeitete Forschungsfelder offenlegt. Diesbezüglich werden Untersuchungen zum Bewegungsverhalten der Kohle beim Eintritt in das Schlagrad angestellt. Anhand eines neuen Berechnungsmodells und experimenteller Fallversuche lassen sich u.a. Aussagen zur konstruktiven Ausführung der Mühlentür treffen. Weiterhin wird in der Arbeit untersucht, welchen Einfluss Partikelgröße, -dichte und -form der Kohlebestandteile Berge, Xylite und Kohlenstaub auf den Sichtprozess haben. Zur Darstellung der berechneten Trennfunktionen T(vs) dient die stationäre Sinkgeschwindigkeit vs als Trennmerkmal. Abschließend folgt ein Ergebnisvergleich mit Messwerten an einem Modellversuchsstand und an realen Mahltrocknungsanlagen im Kraftwerk.

In der numerischen Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) stellt die Berechnungsgeschwindigkeit einen kritischen Faktor dar. Insbesondere bei transienten Berechnungen oder bei der Simulation von umfangreichen Modellen können Berechnungen auf Hochleistungsrechnern mit mehreren hundert Kernen schnell zu einer zeitintensiven Aufgabe werden, die Tage oder sogar Wochen in Anspruch nimmt. Der Vortrag bietet einen detaillierten Einblick in die Möglichkeiten der GPU-Beschleunigung in Ansys Fluent und beleuchtet das Potenzial dieser innovativen Technologie. Zu Beginn wird der neue GPU-Solver in Ansys Fluent vorgestellt. Dieser Gleichungslöser nutzt die Rechenkapazität von Grafikprozessoren (GPUs), um CFD-Berechnungen durch extreme Parallelisierung effizienter durchzuführen als herkömmliche CPU-basierte Solver. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Methode ist die signifikante Reduzierung des Energieverbrauchs und der Hardware-Investitionskosten. Im Anschluss werden Benchmarks von CPU- gegenüber GPU-basierten Lösungen anhand verschiedener Anwendungsfälle präsentiert. Diese Benchmarks verdeutlichen die Leistungsfähigkeit und Effizienz von GPU-Solvern im Vergleich zu CPU-Solvern. So kann beispielsweise die Außenumströmung eines Fahrzeugs mit dem Coupled GPU Solver zehnmal schneller auf einer Nvidia A100 GPU berechnet werden als auf herkömmlicher HPC-Hardware mit 48 Kernen. Der Vortrag bietet auch einen Überblick über den aktuellen Funktionsumfang und die zukünftige Entwicklungsroadmap von Ansys Fluent. Dies gibt einen Einblick in die aktuellen Funktionen des Tools und die geplanten Entwicklungen für die Zukunft. Ein weiterer wichtiger Aspekt sind die Lizenz- und Hardwareanforderungen. Dies hilft, die notwendigen Ressourcen für die Implementierung dieser Technologie in eigenen Projekten zu verstehen. Abschließend bietet der Vortrag einen Ausblick auf die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) für CFD. Mit der fortschreitenden Entwicklung der KI-Technologie eröffnen sich neue Möglichkeiten für die Verbesserung und Beschleunigung von CFD-Berechnungen. Insgesamt bietet der Vortrag einen umfassenden Überblick über die Anwendung von GPU-Beschleunigung in moderner CFD-Software und die zukünftigen Entwicklungen in diesem Bereich. / Calculation speed is a critical factor in computational fluid dynamics (CFD). Especially for transient calculations or the simulation of extensive models, calculations on high-performance computers with several hundred cores can quickly become a time-consuming task that takes days or even weeks. The presentation offers a detailed insight into the possibilities of GPU acceleration in Ansys Fluent and highlights the potential of this innovative technology. At the beginning, the new GPU solver in Ansys Fluent will be introduced. This solver uses the computing power of graphics processing units (GPUs) to perform CFD calculations more efficiently than conventional CPU-based solvers through extreme parallelization. An additional advantage of this method is the significant reduction in energy consumption and hardware investment costs. Subsequently, benchmarks of CPU- versus GPU-based solutions will be presented based on different use cases. These benchmarks illustrate the performance and efficiency of GPU solvers compared to CPU solvers. For example, the external airflow of a vehicle can be calculated ten times faster with the Coupled GPU Solver on an Nvidia A100 GPU than on conventional HPC hardware with 48 cores. The presentation will also provide an overview of the current range of functions and the future development roadmap.

This diploma thesis focuses on optimization of the flap for the ultralight aircraft Skyleader JA 600, which is produced by the Jihlavan s.r.o. company. Individual types of flaps used in ultralight aircrafts are described in the initial phase of the thesis. In addition, description of the plane of interest Skyleader has been conducted, while along with the basic characteristics the focus is mainly on its wing and flap. The thesis continues with detailed CFD method calibration task, which is mostly focused on the basic turbulent models comparison. The optimization task conducted within this diploma thesis includes CFD calculations to determine aerodynamic characteristics of the flap provided by Jihlavan company, and subsequent determination of its optimal position. An important part of this thesis is also evaluation of the load and strength of the flap in previously determined optimal position. At the end, the strength and fly tests of the flap in the new position are described.

This work seeks to illustrate the potential benefits afforded by implementing aspects of fluid dynamics, especially the latest computational fluid dynamics (CFD) modeling approach, through numerical experimentation and the traditional discipline of physical experimentation to improve the calibration of the severe reactor accident analysis code, MELCOR, in one of several spent fuel pool (SFP) complete loss-of-coolant accident (LOCA) scenarios. While the scope of experimental work performed by Sandia National Laboratories (SNL) extends well beyond that which is reasonably addressed by our allotted resources and computational time in accordance with initial project allocations to complete the report, these simulated case trials produced a significant array of supplementary high-fidelity solutions and hydraulic flow-field data in support of SNL research objectives. Results contained herein show FLUENT CFD model representations of a 9x9 BWR fuel assembly in conditions corresponding to a complete loss-of-coolant accident scenario. In addition to the CFD model developments, a MATLAB based control-volume model was constructed to independently assess the 9x9 BWR fuel assembly under similar accident scenarios. The data produced from this work show that FLUENT CFD models are capable of resolving complex flow fields within a BWR fuel assembly in the realm of buoyancy-induced mass flow rates and that characteristic hydraulic parameters from such CFD simulations (or physical experiments) are reasonably employed in corresponding constitutive correlations for developing simplified numerical models of comparable solution accuracy. / text