Master's Thesis

Peristaltic pump

Final Thesis 4.77 MB Appendix 12.02 MB

Author of thesis: Ing. Radim Burda, Ph.D.

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: prof. Ing. František Pochylý, CSc.

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

Abstract:

The purpose of this thesis is to design peristaltic pump for a hemodialysis unit, with emphasis on minimization of pressure pulses. Through analytical analysis, a new concept for reduction of pressure pulses, that uses acceleration to increase pressure in volume between rollers, is devised. The operation of peristaltic pump is simulated via Ansys Fluent to get a better understanding of the flow inside the pump. Parallel to the new concept, a more traditional pump is designed, manufactured and experimentally tested to obtain information that can be used for the new concept.

Keywords:

Peristaltické čerpadlo, hemodialýza, náhrada funkce ledvin, tlakové pulzace, dynamická mesh, tygon.

Date of defence

10.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval svoji práci na téma: Peristaltické čerpadlo. Student zodpověděl otázky oponentky doc. Fialové. prof. Varchola položil otázku ohledně eliptického tvaru peristaltického čerpadla, v čem má urychlení kladek význam. doc. Štigler a doc. Fialová se zapojil do tématu této otázky. prof. Varchola položil další otázku: Od čeho závisí tím pádem objemová účinnost. prof. Kozubková se zeptala na způsob modelování deformované stěny v CFD. Student aktivně reagoval na všechny otázky.

Language of thesis

English

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Energy Institute

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. Jindřich Veselý, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Zavadil (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. František Pochylý, CSc.

Diplomová práce je zaměřena na návrh peristaltického čerpadla, využívaného v lékařské praxi jako prvek dialýzy. Práce je rozdělena na analýzu problematiky zejména z hlediska možné degradace červených krvinek v důsledku nestacionárních tlakových pulsací. Této problematice je věnovaná podstatná část práce, realizovaná výpočtovým modelováním. Student pracoval velmi vynalézavě a systematicky a dosáhl pozoruhodných výsledků, které ověřil experimentem. Práce má vysokou odbornou úroveň jak z hlediska teorie, tak výpočtového modelování. Dalším kladem práce je její text v anglickém jazyce.
Doporučuji diplomovou práci k obhajobě.
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 B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá tématem návrhu Peristaltického čerpadla. Cílem práce byla nejprve tvorba matematického modelu tlakových pulzací a výpočtové modelování proudění kapaliny v pružné hadici, následně pak návrh vlastní konstrukce peristaltického čerpadla s motorem, jeho dokumentace, výroba a experimentální ověření. Autor provedl silovou analýzu vycházející z Navier-Stokesových rovnic, aby ukázal vliv jednotlivých členů na pružnou hadici. Výsledky dobře okomentoval. Vlastní návrh čerpadla vycházel ze dvou principů – základního symetrického a eliptického. Kvůli časové náročnosti se dále v simulacích věnoval symetrické základní variantě ve 2D. Modelování proudění v pružné hadici se provádělo softwarem Ansys a bylo nutné obsáhnout vliv obou složek (tedy jak pevné, tak kapalné) na výsledek. Proto bylo modelování v typu FSI (Fluid Structure Interaction). Měření bylo prováděno ve dvou fázích s různými druhy pružné hadice. Z textu není jasné, které části čerpadla jsou z pera a výroby autora. Měření a jeho závěry ve srovnání s experimentem jsou dobře komentované. Vyhodnocené nejistoty a počítané parametry by si jistě zasloužily alespoň tabulku v textu a ne jen odkaz na dokument Excel.
Práce je psána v angličtině. Po stránce grafické je práce na dobré úrovni, obrázky i grafy jsou čitelné. U jednoho obrázku unikl autorovi český popisek (Fig.9). Pravopis a gramatika jsou nestejná během práce. Úvodní část zcela bez chyb, ale ke konci práce se již vyskytuje řada překlepů nebo vět bez shody podmětu a přísudku, s vynechanými členy a příliš dlouhými větami bez interpunkce. Co je velmi nestandardní v celé práci - popis a číslování obrázků a rovnic v řadě (sloupci) za sebou, místo těsně pod příslušným obrázkem, resp. vedle příslušné rovnice. Někde unikly rozdíly ve fontech či velikosti písma. Ne všechny veličiny v seznamu mají správně jednotky. Využití dostupné literatury je adekvátní obsahové náplni práce. Cíle práce byly formálně dodrženy. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1. Z textu není zřejmé kterou část čerpadla pro experiment autor navrhoval a vyráběl. Bylo by možné doplnit víc informací a dokumentaci k vlastnímu experimentu, který byl jistě zajímavý?
  2. 2. Jaké výhody by podle Vás měla eliptická konstrukce čerpadla?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová