Master's Thesis

Hydraulic design of inducer fuel pump for rocket engine

Final Thesis 5.82 MB

Author of thesis: Ing. Jan Kadlec

Acad. year: 2020/2021

Supervisor: Ing. David Štefan, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Abstract:

The aim of this masters thesis is hydraulic design of inducer for given pump geometry          and operating parameters. The first part of this thesis deals with cavitation problematic                  in hydrodynamic pumps. Next section describes two-dimensional design of the inducer and according to that, the 3D CAD model of inducer is made. The later part deals with thorough CFD analysis and determination of the main hydraulic parameters of inducer itself and also with whole pump completed with this inducer. The last section is devoted to inducer design improvement. 

Keywords:

Inducer, CFD analysis, high speed pump, liquid oxygen, cavitation in hydrodynamic machine

Date of defence

17.06.2021

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student zahájil obhajobu prezentací, po které následovalo čtení posudků. Následovaly odpovědi na otázky oponenta a komise. Jakým způsobem se čerpadlo bude rozbíhat? Nebude problém s kmitáním lopatek na vlastní frekvenci? Jaká jsou uvažována ložiska? Jaká je předpokládána životnost zařízení? Jaké jsou okrajové podmínky při návrhu induceru? Student zodpověděl dotazy ke spokojenosti 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)
doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. František Pochylý, CSc. (člen)
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. (člen)
Ing. Iva Svobodová (člen)
Ing. Jindřich Veselý, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. David Štefan, Ph.D.

Předložená diplomová práce je na velice dobré úrovni. Student po celou dobu pracoval samostatně a svědomitě, jelikož musel získat znalosti z rozsáhlého množství podkladů týkajících se zejména problematiky návrhu induceru pro vysokootáčková čerpadla na tekutý kyslík. Téma práce se opíralo o výzkumné aktivity v rámci projektu TRIO Ministerstva průmyslu a obchodu ČR, tudíž využití výsledků má do budoucna vysoký praktický potenciál. Výstupem je ucelená procedura návrhu hydrauliky induceru ověřená pomocí CFD výpočtu. Jako vedoucí nemám k předložené diplomové práci připomínky a 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 B
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. Pavel Rudolf, Ph.D.

Diplomant se ve své práci zabývá návrhem induceru pro čerpání kapalného kyslíku jako okysličovadla raketového motoru. Vzhledem k velmi vysokým otáčkám zde existuje nebezpečí kavitace a inducer je jedním z možných řešení pro zvýšení tlaku na vstupu do oběžného kola čerpadla.
Student postupoval velmi systematicky, provedl důkladnou řešerši, základní hydraulický návrh, výpočtové modelování proudění i základní pevnostní výpočet. Vyzdvihuji, že student ve všech krocích postupuje kriticky, zvažuje různé alternativy. Výsledkem je úspěšný návrh induceru (alespoň na základě výpočtového modelování), dokonce s ověřením kavitačních vlastností dvoufázovým CFD výpočtem. Je zřejmé, že student práci věnoval velké množství času a pracoval svědomitě, návrh induceru provedl v celé své komplexnosti. Oběžné kolo induceru splňuje návrhvoé parametry a dosahuje relativně vysoké účinnosti
Skvělý dojem z práce poněkud kazí velké množství překlepů a gramatických chyb.
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. Zmiňujete problémy se vstupní recirkulací. Jaké způsoby jejího potlačení byste navrhl?
  2. 2. Co vedlo k volbě Fermatovy spirály jako tvořící křivky náběžné hrany?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová