Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Bc. Dominik Strela
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Vítězslav Sobol
Reviewer: prof. Ing. Jan Vimmr, Ph.D.
This thesis deals with the design of a compliant structure for the trailing edge of a wing, function of which, is based on the elastic deformation of thin bending elements. The aim was to verify whether a smooth change in the curvature of the airfoil could be used as an alternative to a simple hinged flap, with particular attention given to the mechanical feasibility, manufacturability and aerodynamic benefit of the proposed solution. Based on a comparison of conceptual approaches, a compliant mechanism consisting of a system of rigid segments connected by serpentine compliant joints was selected. The shape of the joints was parameterized using its geometrical parameters and subsequently evaluated by the finite element method. The applicability of the numerical model was supported by experimental measurements of selected specimens and by comparing their deformation behaviour with the simulation results. The final design was then evaluated in terms of achievable deformation, stress state and aerodynamic properties. The results showed that the deformation was concentrated mainly in the serpentine joints, while the rigid segments remained deformed only to a small extent. For the required bending deformation, the FEM analysis indicated a maximum stress of approximately 172 MPa, which is below the considered allowable fatigue limit of the Ti6Al4V material. The aerodynamic analysis demonstrated an increase in the maximum lift coefficient from 1,66 for the straight airfoil to 2,47 for the deformed airfoil. At the same time, higher aerodynamic efficiency than that of the simple hinged flap model was achieved in the range of low and medium angles of attack. The proposed solution therefore suggests that compliant mechanisms may provide a suitable basis for the design of morphing wing trailing edges with a smooth change in airfoil geometry.
Compliant structure, morphing wing, trailing edge, serpentine structures
Date of defence
16.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student prezentoval výsledky své diplomové práce a zodpověděl otázky oponenta. Otázka oponenta 1: Jak byla volena výpočtová oblast pro CFD simulaci proudění kolem profilu křídla? Jaké byly zadány okrajové podmínky pro turbulentní veličiny při užití k-omega SST modelu turbulence? Jaký byl zvolen řešič v rámci výpočtového systému ANSYS Fluent? ZODPOVĚZENO Otázka oponenta 2: V práci mi chyběly vizualizace tlakového a rychlostního pole. Bylo by možné je ukázat alespoň pro jeden vybraný režim proudění? ZODPOVĚZENO Otázka oponenta 3: Autor se na str. 52 zmiňuje o podobnosti grafů na obr. 5.19 a obr. 5.8. Moc velkou shodu v grafech nevidím, zejména co se týče hodnot na svislé ose grafů. Mohl by autor podat v rámci obhajoby k tomuto vysvětlující komentář? ZODPOVĚZENO doc. Horák: Zabýval jste se u Vaší konstrukce otázkou kmitání a vlastními frekvencemi? ZODPOVĚZENO doc. Maňas: Jak je to se spolehlivostí této struktury? Co se stane v případě prasknutí lanka? ZODPOVĚZENO doc. Maňas: Bylo možné pro Vaši parametrickou studii využít strojové učení? ZODPOVĚZENO doc. Mazůrek: Zabýval jste se hmotnostní analýzou? Bylo by možné zajistit, aby se pružné komponenty pohybovaly pouze v definovaných drahách? ZODPOVĚZENO prof. Hartl: Jakou jste uvažoval hodnotu součinitele vztlaku? Jakou míru v něm hraje sklon křídla a jakou hustota a rychlost proudění okolního vzduchu? ZODPOVĚZENO doc. Maňas: Bylo by možné toto křídlo využít i pro formuli? ZODPOVĚZENO
Language of thesis
Slovak
Faculty
Fakulta strojního inženýrství
Department
Institute of Machine and Industrial Design
Study programme
Mechanical Engineering Design (N-KSI-P)
Composition of Committee
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (místopředseda) doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. (člen) doc. Ing. Pavel Maňas, Ph.D. (člen) doc. Ing. Zdeněk Horák, Ph.D. (člen) Ing. Aleš Dočkal, Ph.D. (člen) prof. Ing. Jan Vimmr, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Vítězslav Sobol
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportprof. Ing. Jan Vimmr, Ph.D.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová