Master's Thesis

Design of a hydrodynamic seal of an axial pump with an annular motor

Final Thesis 3.07 MB

Author of thesis: Ing. Kryštof Jančík

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: prof. Ing. František Pochylý, CSc.

Reviewer: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with the design of a hydrodynamic seal of an axial pump with an annular motor, and it does so in three main thematic planes: research of current knowledge, simulation and experimental. The research section provides an overview of a broad problem of magnetic fluid seals (ferrohydrodynamic (FHD) seals), current developments in the field of simulation of internal flow in magnetic fluid and in the field of application of FHD technology in sealing liquids. It also covers a wider context of potential use for mechanical circulatory support systems that have had a significant impact on the proposed concept of a novel axial FHD seal. The remaining two thematic planes deal with his design and experimental testing.

Keywords:

Magnetic fluid, seal, ferrohydrodynamic seal, annular motor, axial pump, blood pump

Date of defence

14.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student ve své rpezentaci představil obsah své diplomové práci na téma Návrh hydrodynamické ucpávky axiálního čerpadla s prstencovým motorem. Zvolil formu vizuální prezentace v rámci které uvedl jak motivaci, tak teoretický úvod do problematiky včetně svých vlastních výsledků experimentu i modelování. Prezentace obsahovala videa z experimentu. V závěru student shrnul důležité výstupy práce a poděkoval za pozornost. Následovaly posudky a otázky oponenta. V nastalé diskusi se zapojili ostatní členové komise.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Fluid Engineering (M-FLI)

Composition of Committee

prof. RNDr. Milada Kozubková, CSc. (předseda)
prof. Ing. František Pochylý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Michal Varchola, CSc. (člen)
Ing. Zdeněk Franc, Ph.D., Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Zavadil (člen)
Ing. Jindřich Veselý, Ph.D. (člen)

Student řešil velmi složitou problematiku hydrodynamických ucpávek s magnetickou kapalinou. Provedl velmi kvalitní literární rešerši, konstrukční návrh ucpávky, potřebné výpočty a experiment. Výsledky diplomové práce jsou pozoruhodné a budou velmi dobrým podkladem pro doktorské studium v oboru magnetických kapalin.
Doporučuji práci k obhajobě a po jejím úspěšném obhájení doporučuji práci navrhnout na udělení Ceny děkana FSI.
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
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

Diplomová práce se zabývá problematikou návrhu hydrodynamické ucpávky axiálního čerpadla s prstencovým motorem. K rešerši, která je velmi obsáhlá a čítá nevídaných 124 položek, autor využívá dostupné literatury i odborných článků na dané téma. Tato část zabírá velkou část diplomové práce a místy je až příliš detailní. Rešerše se hned zpočátku zabývá zařízeními používanými v lékařství, což ze zadání práce nijak nevyplývá. Možná by se hodilo tuto volbu lépe zdůvodnit. Další část rešerše je logicky zaměřena na magnetické kapaliny. Následuje poslední část rešerše zabývající se přímo ucpávkami s magnetickou kapalinou.
V druhé části diplomové práce se autor zabývá vlastní simulací vybrané ucpávky. Tato část obsahuje návrh a popis výpočetní sítě, metody výpočtu, vlastní simulaci a zhodnocení. Je následována experimentem, který bohužel při dané konstrukci a omezeních nepotvrdil výsledky simulací. Toto bylo zhodnoceno v závěrečné části práce.
Obsahovou stránkou práce naplňuje požadavky na originalitu. Cíle práce jsou všeobecně splněny, přestože chybí skutečný návrh nové ucpávky, které se autor chtěl věnovat. Vše bylo přizpůsobeno omezeným možnostem experimentu. Vlastní CFD simulace a její srovnání s experimentem je v pořádku a v mezích možností studenta.
Z hlediska formálního je práce nepochopitelně rozdělena kvalitativně i kvantitativně. Víc než polovinu práce autor věnuje rešerši, která je i přes obsáhlost velmi čtivá. Vlastní práce studenta založená na experimentu a CFD modelování je psána bez původní plynulosti a chybí technická kvalita. Text je málo informativní, místy až balastní. Vysoce zajímavá oblast vyhodnocené simulací a experimentů je málo okomentovaná, chybí názorné srovnání s možným progresem. Problém je s kvalitou obrázků a převzatých grafů, všechny jsou ve srovnání s textem špatné kvality a ruší to profesionální dojem z práce. Stejně tisk textu v různých odstínech šedé (černé) je velmi nekomfortní. Šedé popisky obrázků jsou špatně čitelné a objevují se prázdné kapitoly (4, 5, 6.1, 6.2, 6.3). Anglické názvy kapitol se do česky psané práce také nehodí. Přesto, že je v práci jen malé množství vzorců, chybí seznam v nich použitých veličin s jednotkami. Řazení literatury (zejména proto, že je velmi rozsáhlá) by pro přehlednost mělo mít svá pravidla a ne náhodně míchat články, knihy, odkazy na výrobní dokumentaci. Je vhodné zvolit nějaký řád, i kdyby to měl být třeba rok vydání dané literatury, nebo abecední pořádek, či téma článků.
Experimentální část je značně nesourodá a je vidět časová tíseň, proto student navrhl možná zlepšení a následují směr vývoje.
Celkově práce naplnila cíle a po úpravě experimentálního zařízení a přeměření bude mít i praktické využití.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Na straně 72 máte výsledky měření magnetické indukce na dvou variantách prstence (10 a 20 magnetů po obvodu). Vysvětlení nesymetrie bodových měření v rozestupech 90 stupňů, v práci je, ale zcela chybí okomentování opačného trendu naměřených hodnot. Jak toto vysvětlujete? Lze vůbec průměrovat takto rozdílné hodnoty indukcí po obvodu na jednu konstantu?
  2. 2. Experiment je založen na jednoduchém principu dvou trubek s dotykovou oblastí v místě čel. Průběhy indukcí jsou měřeny a považovány za odpovídající, přestože je trubka uchycená ve vodivé části sklíčidla soustruhu. Okomentujte možný vliv ostatních vodivých částí standu a možný korektní návrh takového měřícího zařízení, aby výsledky byly vypovídající.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová