Master's Thesis

Study of transverse velocity field in the vicinity of rotating wheel with assumption of forced convection of disc brake

Final Thesis 3.75 MB

Author of thesis: Ing. Dominik Regner

Acad. year: 2018/2019

Supervisor: Ing. David Štefan, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jiří Polanský, Ph.D.

Abstract:

The master thesis deals with the influence of a local change of temperature due to advection from disc brake to axial velocity field close to the rotating wheel of a car. The second goal is to set parameters applicable to various wheel discs and study of the influence of these parameters to aerodynamical properties of car and thermodynamical properties of the disc brake. The thesis is numerically executed in StarCCM+. The first part focuses on theoretical background about the numerical solution and current status of research. There are described disc parameters, geometry input and solver settings in the second part. The final part deals with a comparison of velocity fields for isothermal and thermodynamical model and evaluates the influence of parameters to velocity field, aerodynamical drag and thermodynamical performance of the brake.

Keywords:

External road vehicle aerodynamics, CFD, Rotating wheels, Disc brake, Heat, Aerodynamic drag 

Date of defence

10.06.2019

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Začátek prezentace 11:00, konec prezentace cca 11:16. Student aktivně odpověděl na otázky nepřítomného oponenta doc. Polanského. V rozpravě: prof. Kozubková se zeptala jak byla definována podmínka proměnné hustoty vzduchu v CFD výpočtu. prof. Pochylý se zeptal, jaký vliv na aerodynamický odpor má výška podvozku auta nad vozovkou. doc. Florián se zeptla, jak velký vliv má samotná karoserie na aerodynamický odpor s ohledem na bezpečnostní omezení tvaru karoserie. Další otázka k teplotě kotouče.

Language of thesis

Czech

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
Ing. David Štefan, Ph.D.

Student zpracoval diplomovou práci na téma, které bylo vypsáno v rámci výzkumných aktivit firmy Škoda Auto.

Výsledky splňují všechny body zadání a student prokázal, že ze získaných vědomostí během studia a při psaní diplomové práce dokáže kriticky vyvozovat závěry a možné směry ke zlepšení zjištěných výsledků.

Student pracoval samostatně pod odborným vedením jak vedoucího, tak konzultantů ze Škody auto, kde také v rámci zaměstnání zpracovával praktickou část své práce.

Diplomová práce je pěkně a kvalitně napsána, proto ji 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 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
doc. Ing. Jiří Polanský, Ph.D.

Diplomant ve své práci řeší téma související s konstrukcí osobních automobilů. Jeho závěry lze využít jak v oblasti vnější aerodynamiky, dopad chlazení brzd na aerodynamický odpor, tak v oblasti bezpečnosti provozu vozidla - spolehlivost a intenzita chlazení brzd.
V době, kdy se snažíme o snižování emisí spalovacích motorů a zvyšování dojezdu elektrických automobilů, mají experimentální i numerické studie proudění v oblasti rotujícího kola rostoucí význam. Diplomant ke své práci efektivně využívá poznatků z odborné literatury, které vhodně doplňuje vlastními CFD výpočty.
Své výsledky logicky interpretuje a dává do souvislostí s teoretickými poznatky.
Drobné nepřesnosti v popisu numerického modelu odpovídají úrovni znalostí studenta magisterského studia.
Zvolené cíle diplomové práce považuji za splněné a práci doporučuji k obhajobě. Hodnocení doplňuji o čtyři otázky.
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 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. Je modelován i průtok vzduchu žebrováním ventilovaného kotouče? Pokud ano, je zohledněna i změna teploty a hustoty vzduchu po průchodu teplým kotoučem?
  2. S tvrzením kapitoly 3.3.2., strana 30, souhlasím jen částečně. Například tepelná kapacita materiálu kotouče se v rozmezí 20 - 600C změní zhruba dvojnásobně. Pro výpočet proudového pole v určitém okamžiku to nehraje roli. Pro sledování změny teploty kotouče vlivem odvodu tepla (viz. graf 4.11) však nastane nutnost závislost tepelné kapacity na teplotě zohledňit. Okomentujte a zdůvodněte Vaše zjednodušení C=konst.
  3. Rozklad přínosů jednotlivých partií vozu na celkový aerodynamický odpor uvedený na obrázku 4 odpovídá běžným osobním automobilům. Ačkoli je to patrné z kontextu, v textu to přímo uvedené není. Pro zajímavost uveďte v diskuzi i typické příspěvky partií závodních vozů.
  4. Uvádíte rozklad aerodynamického odporu na smykový a tlakový. Popište jejich typický poměr pro osobní automobil.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová