Master's Thesis

Application of an anemometric hot-wire probe to the measurement of a velocity field downstream of an automotive ventilation outlet

Final Thesis 5.2 MB Appendix 9.47 MB

Author of thesis: Ing. Jan Šíp, Ph.D.

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ján Tuhovčák, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the research of the flow in front of the benchmark automotive vent. Using thermoanemometry, the velocity field in the area in front of the vent was measured in detail and the intensity of the turbulence was calculated. Computational fluid dynamics of the air flow from the vent was also performed using the STAR-CCM + program. In addition, the influence of the surrounding surfaces simulating the real environment of the automobile on the air flow from the vent was investigated. The diploma thesis contains the calculation of measurement uncertainty. The purpose of this thesis is to obtain complex data on the velocity field and to use them for validation of Computational fluid dynamics.

Keywords:

Hot Wire Anemometry, CTA, wire probe, velocity field, automotive vent, Computational fluid dynamics, Reynolds-averager Navier–Stokes, Large Eddy Simulation

Date of defence

14.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Zodpovězeny dotazy oponenta DP. Prof. Pavelek se dotázal na způsob stanovení referenční teploty při provedených CTA měřeních. Doc. Katolický se dotázal, zda bylo provedeno porovnání rychlostních profilů před výustkou. Ing. Fišer se dotázal jak velikost výpočtové sítě ovlivňuje použití metody LES.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Environmental Engineering (M-TEP)

Composition of Committee

doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Miroslav Jícha, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. František Kavička, CSc. (člen)
prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. (člen)
doc. Ing. Eva Janotková, CSc. (člen)
Ing. Stanislav Patočka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D. (člen)

Pan Bc. Jan Šíp si zvolil téma, při němž byl nucen nastudovat odbornou literaturu a následně s využitím vlastní invence provést náročná měření metodou žhavených drátků. Nad rámec zadání pak provedl poměrně rozsáhlé počítačové simulace, čímž získal kvalitní informace o charakteru proudění ze zkoumané automobilové výustky.
Diplomovou práci zpracovával pan Šíp v průběhu dvou let. Na konzultace přicházel vždy připraven a v případě, že narazil na složitější překážku, měl připravené návrhy řešení. Řadu komplikací dokázal vyřešit samostatně, nebo situaci zvládl analyzovat tak, že nalezení řešení problému ve spolupráci s vedoucím bylo snadné. Celkově diplomovou práci považuji za kvalitní, a proto ji hodnotím stupněm A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ján Tuhovčák, Ph.D.

Diplomová práce studenta Jana Šípa měla za cíl proměřit rychlostní pole za vyústkou s pomocí termoanemometrické sondy a stanovit nejistoty měření. Student si však tyto cíle rozšířil o provedení numerických simulací, a to nejenom běžnými RANS modely, ale taky použitím LES přístupu. Výsledky numerické a experimentální činnosti byly v závěru práce obsáhle porovnány a jsou zhodnoceny výhody a nevýhody jednotlivých přístupů pro analýzu proudění za vyústkou. Rozsah a kvalita práce jsou vysoce nadstandartní. Autor v prvních kapitolách podrobně popisuje teoretický základ k proudění tekutin, experimentální metody, následuje důležitá kapitola o současném stavu poznání v dané oblasti, dále autor popisuje experimentální trať a metodiku měření, v kapitole 7 řeší nejistoty měření, v kapitole 8 a 9 popisuje problematiku numerických simulací a až kapitola 10 a 11 je věnována výsledkům. V závěru autor konstatuje, že modely turbulence pro RANS simulace poskytují podobné výsledky a není zde vidět výraznější rozdíly. Nicméně modely k-ε, RST a Spalart-Allmaras jsou mírně přesnější při vyhodnocení rychlostních polí, než ostatní modely. Podstatným závěrem je i fakt, že metoda LES neposkytuje při vyhodnocování směrování proudu z vyústky podstatně lepší výsledky než metoda RANS, i když by bylo vhodné potvrdit tento závěr analýzou nezávislosti na kvalitě výpočtové sítě.
Po grafické a formální stránce je práce na vysoké úrovni a v podstatě není co vytknout. Některé obrázky jsou však hůř čitelné z důvodu malé velikosti textu (např. obr 11.1).
Celkově tedy hodnotím práci jako vynikající. Student zvládl nejenom experimentální a simulační činnost na vysoké úrovni, ale také zpracování výsledků do kvalitní diplomové práce. Z toho důvodu uděluji hodnocení za A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V práci se připouští mírně neizotermní proud. Jaký vliv může mít tento fakt na vyhodnocované výsledky? Projeví se rozdíl teplot i v numerické simulaci?
  2. Jakým způsobem byla zjemňovaná síť při testu nezávislosti výsledků na kvalitě sítě?
  3. Jaké okrajové podmínky by byly potřeba pro zpřesnění výsledku, obzvlášť u LES simulace?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová