Master's Thesis

Wind machines for urban areas

Final Thesis 4.34 MB

Author of thesis: Ing. Jakub Linda, Ph.D.

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Abstract:

The submitted diploma thesis deals with wind machines in densely populated areas. The aim of the work is to design a appropriate wind machine for use on the roofs of buildings, including all the specifics that the air flow in the city may contain. At the beginning, the work focuses on the production of electricity in cities in general, which results in an ideal system of obtaining energy for households. Furthermore, the work deals with the wind in general, where all its specifics are taken over. A very important part of the work is the study of the specifics of air flow in the urban environment together with the numerical simulation of this flow, which results in certain regularities of the location of wind machines on the roofs of buildings. The work then passes to a search of used wind machines, from which the most suitable candidate for use in cities is subsequently selected. The last part of the work is the design of the machine itself for a specific location. In this chapter, the design wind speed is determined from the measured data, which is later followed by the calculation of the geometry of the blades, and finally its benefits and advantages are determined from the properties of the wind machine

Keywords:

Energy generation in the city, wind machine, air flow in the city, blade grid theory

Date of defence

21.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny tyto doplňující otázky: Vysvetlete uvedenou hodnotu koeficientu využitelnosti. Zodpovězeno úplně.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Energy Institute

Study programme

Mechanical Engineering (M2I-P)

Field of study

Power Engineering (M-ENI)

Composition of Committee

prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. (člen)
prof. Ing. Jan Hrdlička, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D.

Student při vypracování byl velmi aktivní a projevil nadšení proniknout do hloubky uvedeného tématu. Na tématu začal pracovat již v prvním ročníku magisterského studia. Zajímal se jak o experimentální možnosti těchto strojů v rámci  VUT, tak i mimo něj. Z vlastní iniciativy  se přihlásil ke studiu numerického modelování proudění, aby některé úvahy o proudění vzduchu v zastavěných oblastech mohl ověřit alespoň matematickým modelem. Student v této diplomové práci přesvědčivě obhajuje své znalosti a schopnosti potřebné k inženýrské profesi.
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
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.

Práce je věnována aktuální problematice možností využití energie větru v hustě zastavěných oblastech. Práce je sepsána čtivě a jako celek představuje zdařilou monografii k uvedené problematice. Jednotlivé kapitoly práce zahrnují: přehled realistických možností výroby el energie malých objektů, popis charakteru proudění vzduchu v různých konfiguracích terénních a teplotních, podrobné pojednání o energii větru, charakteristiky prouděních, distribuci rychlosti větru, střední a efektivní rychlosti větru, nárazovosti větru, specifické proudění větru v městských oblastech, popis větrných odporových a vztlakových strojů, aerodynamiku lopatkových profilů větrných turbín. 5. kapitola je věnována konkrétnímu návrh větrného motoru.
Mezi plusy práce patří:
Využití výpočtového nástroje CFD dokládá pokročilé znalosti a dovednosti autora práce.
Kladně hodnotím strukturovaná shrnutí uvedená na konci jednotlivých kapitol, ve kterých jsou komentovány dílčí závěry autora.
Uvedeny jsou tabulkové přehledy vyjádření k parametrům/vhodnosti použití konkrétních konfigurací větrných turbín.

Formální připomínky:
Uvádění nadpisů v obrázcích je zbytečné, protože mají popisek, který přebírá roli nadpisu.
Práce obsahuje překlepy a drobné gramatické nekorektnosti.
Práce je sepsána ve Slovenštině, ve které nemohu posoudit jazykovou korektnost.
Věcné připomínky:
Poslední věta na str. 32 je interpretovaná nejednoznačně, což může vést k nekorektnímu výkladu z pohledu fyzikálního.
Vyobrazená vypočtená rychlostní pole jsou v práci uvedena bez legendy použitých barev.

Závěr:
Autor prokázal fundované seznámení s problematikou proudění vzduchu v přízemní části atmosféry. Zpracovaná práce je zdařilou monografií k tématice využívání energie větru v přízemní části atmosféry. Rozsahem a způsobem zpracování práce naplňuje požadavky na diplomovou práci a požadavky zadání. 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 A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem byla zadána na vstupní okrajové podmínce turbulence proudu vstupujícího do oblasti?
  2. U výstupní podmínky není konkretizováno, zda je uvedeným tlakem tlak statický, konkretizujte. Z popisu dále vyplývá, že horní omezující stěna byla stěna se třením, zde by ale bylo možné užít stěnu bez tření, vysvětlete použitý přístup.
  3. Komentujte, jakým způsobem by se Vámi navržená větrná turbína vypořádala s extrémními rychlostmi větru.

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová