Bachelor's Thesis

Design and implementation of a tuned liquid damper demonstrator

Final Thesis 7.01 MB Appendix 1.89 kB

Author of thesis: Filip Kubíček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lubomír Houfek, Ph.D.

Abstract:

Tuned liquid dampers are one of the methods used to mitigate the dynamic response of a system to external excitation. The thesis includes a classification and description of tuned vibration dampers, with a focus on liquid ones. Furthermore, a demonstrator of a tuned liquid column damper (TLCD) with variable liquid damping is designed. An adequate mathematical model based on Lagrange's equations of the second kind is derived in detail. The resulting equations of motion are adapted for a numerical solution using the ode45 solver in Matlab. The designed demonstrator is then constructed, and its influence on the structural dynamic response is experimentally tested under free vibration conditions. The measurement results show a significant reduction in the dynamic response to an initial displacement when the damper is activated, confirming that the magnitude of liquid damping significantly influences the damper's effectiveness. The optimal value of the head loss coefficient was found to be 6,35. The mathematical model corresponds well with reality, while slight discrepancies occur primarily due to the simplified viscous modeling of the demonstrator's self-damping. The constructed device can be utilized in education to visually demonstrate the mitigation of undesirable vibrations.

Keywords:

Tuned damper, liquid damper, simulation, Lagrange equation, experiment

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Při obhajobě student nejprve prezentoval svou bakalářskou práci, po skončení prezentace byly předneseny posudky vedoucího práce a oponenta, včetně jejich hodnocení a připomínek. Následně student odpověděl na otázky položené oponentem v posudku. K práci položili členové komise následující otázky: Měl by vliv přetlak uvnitř nádob na tlumící efekt? Okomentujte určení koeficientu tlumení. Proč jste zvolil jako médium právě vodu? Obhajoba práce byla hodnocena jako výborná.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Oldřich Ševeček, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
Ing. Dávid Halabuk, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací demonstrátoru dynamického tlumiče vibrací využívajícího kapalinu. Student provedl rešerši problematiky kapalinových tlumičů, vytvořil numerický model soustavy a následně navrhl a realizoval vlastní demonstrátor. Oceňuji zejména konstrukční návrh demonstrátoru včetně dílů určených pro 3D tisk a také zpracování výměnné clony, která vznikla na základě vlastní iniciativy studenta. Součástí práce je experimentální měření a vyhodnocení získaných dat, přičemž frekvenční analýza pomocí FFT byla provedena nad rámec stanovených cílů práce.

Práce je zpracována přehledně a na dobré odborné úrovni. Měl bych pouze drobnou připomínku ke škálování amplitudy FFT vzhledem k délce signálu při porovnávání výsledků pro různé doby simulace. Tato skutečnost však nijak nesnižuje celkovou kvalitu práce.

Student splnil stanovené cíle práce nad rámec zadání a prokázal schopnost samostatné technické i experimentální práce. Práci hodnotím známkou A (výborně) a doporučuji ji 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
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D.

Předložená bakalářská práce se věnuje návrhu a realizaci demonstrátoru dynamického tlumiče vibrací využívajícího kapalinu (TLCD). Práce představuje komplexní a vyniká svou vyvážeností a logickou strukturou. V teoretické části autor přehledně zpracoval rešerši problematiky a následně sestavil matematický model celého systému, což svědčí o jeho hlubokém porozumění fyzikální podstatě tlumení pomocí kapalin. Klíčovým přínosem práce je pak realizace vlastního funkčního demonstrátoru. Student prokázal vysokou míru samostatnosti a manuální zručnosti při jeho stavbě. Provedený reálný experiment následně posloužil k úspěšné validaci teoretických předpokladů. Autor z naměřených dat vyvodil jasné, logické a technicky podložené závěry. Práce plně splňuje a v mnoha ohledech překračuje požadavky kladené na bakalářský projekt.
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 A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V experimentu jste použil vodu. Jak by se změnilo chování celého demonstrátoru, pokud byste použil kapalinu s výrazně vyšší viskozitou (např. motorový olej) nebo naopak kapalinu s vyšší hustotou (např. roztok soli)? Jaké vlastnosti jsou pro ideální tlumicí médium klíčové?
  2. Na základě Vašich experimentů a simulací, jak moc je účinnost tlumiče citlivá na přesné naladění vlastní frekvence kapaliny vůči hlavní struktuře? Co by se stalo s tlumicím účinkem, pokud by vlivem odpaření klesla hladina kapaliny např. o 10 %?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová