Master's Thesis

Study of the noise level of a hot air balloon burner

Final Thesis 30.62 MB Appendix 11.05 MB

Author of thesis: Bc. Viliam Krištof

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.

Reviewer: Ing. Aleš Dočkal, Ph.D.

Abstract:

This study of hot air balloon burner noise examines the noise characteristics of the burner. The aim of this thesis is to reduce the noise emitted by the existing burner manufactured by Kubíček Factory s.r.o. This goal involves a review of noise legislation pertaining to hot air balloon burners, a theoretical analysis of individual noise sources on the burner, a simplified simulated acoustic model of the nozzle and its verification through measurement, and the measurement of the frequency and directional characteristics and noise levels of the burner at specified locations. In addition to basic measurement techniques, advanced methods such as an acoustic camera and acoustic holography were used in the measurements, which helped formulate subsequent proposals for passive noise reduction measures. This research led to new insights regarding the burner, the properties of noise sources, and the design of practical approaches to reducing burner noise using primary (source-based measures), secondary (measures in the vicinity of the noise source), and tertiary (crew-based measures) approaches. The thesis also includes an analysis of the feasibility of implementing active noise cancellation and specific solutions for the passive reduction of aerodynamic noise from hot-air balloon burners.

Keywords:

Hot air balloon burner, combustion noise, ANC, noise reduction, turbulent simulations, passive noise reduction

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) V tabulce 4.1 na str. 53 uvádíte výsledné hladiny hluku pro jednotlivá protihluková opatření v daném frekvenčním pásmu a v této souvislosti zmiňujete přílohu (patrně Shielding/Clony), která však nekoresponduje s hodnotami v tabulce a je zobrazena v 1/12 oktávových pásmech (v tabulce uvádíte 1/6 oktávová). Můžete tuto skutečnost okomentovat? 2) Na obr. 4.8 na str. 60 je uvedena horizontální směrová charakteristika trysky popsaná hodnotami LAF a LCF. Tyto zkratky jsou v akustice běžné, ale v práci nejsou vysvětleny. Jaký je rozdíl mezi zmíněnými hladinami hluku a proč byly použity v konkrétním měření? 3) Vysvětlete naměřené hodnoty LAF a LCF. 4) Jak je v práci zamýšleno využití ANC? 5) Jaké jsou nejistoty výsledků měření hlukových úprav?

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (MPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDM-ZVUK)

Composition of Committee

Ing. Jaromír Mačák, Ph.D. (člen)
Doc.Ing.MgA. Ondřej Urban, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jiří Schimmel, Ph.D. (místopředseda)
RNDr. Lubor Přikryl (člen)
Ing. Ondřej Mokrý, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.

Diplomová práce pana Bc. Viliama Krištofa se zabývá studií hlučnosti hořáku horkovzdušného balonu. Jde o aktuální, prakticky významné a dosud málo systematicky zpracované téma, které vzniklo ve vazbě na potřeby průmyslového partnera. Zadání práce požadovalo rešerši legislativních a technických požadavků, měření stávajícího hořáku, vytvoření zjednodušeného akustického modelu trysky resp. soustavy trysek, návrh pasivních opatření ke snížení hluku a rozbor možnosti aktivního potlačení hluku. Tyto body byly naplněny.
Práce má mezioborový charakter. Student je posluchačem oboru Audio inženýrství, nikoli strojního inženýrství, takže se musel zorientovat v oblastech, které přesahují jeho hlavní studijní zaměření. Pracoval samostatně a iniciativně. Byl schopen se orientovat v možných směrech řešení, konzultovat s odborníky na specifická témata i průmyslovým partnerem. Student má tendenci postupovat vlastní cestou a ne vždy využíval doporučení vedoucího. Snadno otevře nový problém a zahájí další směr řešení, ale některé dílčí části zůstávají spíše v koncepční nebo metodické rovině a nejsou dotaženy do hloubky.
Rešeršní část je dostatečně rozsáhlá a pro účel práce dostačující, v některých částech mohla být kritičtější a více opřená o odborné články. Za hlavní přínos práce považuji rozsáhlou experimentální část. Student provedl hluková měření samostatných trysek, měření reálného hořáku, lokalizaci zdrojů hluku pomocí pokročilých metod, testy konceptů pasivních opatření, analýzu vlivu koše a obálky balonu a také měření během reálného letu. Většina testů proběhla v prostředí s vysokou variabilitou okrajových podmínek. To bylo vynuceno povahou zkoumaného zařízení, zhoršilo opakovatelnost a vedlo k větším nejistotám než kontrolovaný laboratorní experiment, ale zároveň umožnilo praktickou realizaci měření.
Student prováděl běžná akustická měření včetně spektrální analýzy, a směrových charakteristik zvukoměrem, k pokročilejším patří akustická kamera a akustická holografie. Šíři použitých metod doplnilo zjednodušené akustické modelování s CFD přístupy s návrhy pasivních opatření odhlučnění. Šíře řešení vedla k tomu, že některé části nejsou zpracovány detailněji. V některých případech by bylo vhodné lépe připravit rozvahu, předběžné výpočty, experimentální plán a kritéria vyhodnocení. Výsledky práce mají reálnou technickou využitelnost, jako podklad pro další vývoj tišších hořáků a navazující výzkum. Práce pro firmu přinesla přístup k reálnému zařízení a prakticky relevantnímu problému, ale znamenala omezení z hlediska publikovatelných informací. Autor nestihl zapracovat všechny připomínky vedoucího, některé formulace mohou být nepřesné nebo příliš silné vzhledem k doloženým výsledkům. Grafická stránka práce a zejména výstupů má rezervy ohledně jednotnosti a uspořádanosti. Práce je psaná srozumitelně, místy by bylo vhodné zlepšit obraty, formulace a pojmy.
Student prokázal schopnost samostatně řešit otevřený inženýrský problém, realizovat navržená měření, pracovat s pokročilými metodami a navrhnout technicky využitelné směry snižování hluku. Celkově konstatuji, že práce splnila cíle zadání, má odborný i praktický přínos a doporučuji ji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 85

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Aleš Dočkal, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá specifickou oblastí snižování hluku hořáků horkovzdušných balónů. Jedná se o problematiku vysoce aktuální, kdy samotní zákazníci hodnotí vysokou hladinu hluku hořáků jako nejvýznamnější problém při balónovém létání. Toto téma je velice komplexní a vyžaduje znalosti z mnoha odlišných oborů.

Práce je poměrně rozsáhlá a logicky strukturovaná, přičemž pokrývá oblast platné legislativy, vliv hluku na člověka, aeroakustiku, numerické simulace (COMSOL, ANSYS), a zejména experimentální měření, vč. pokročilých metod (beamforming, akustická holografie), až po návrh možných řešení pasivními prvky a aktivním snižováním hluku (ANC). Po formální i jazykové stránce je práce na velmi dobré úrovni, práce s literaturou a její rozsah je adekvátní řešenému tématu. Výhrady lze mít k prezentaci grafů a výstupů ze simulací (nečitelný text, výřezy obrazovek včetně okrajů apod.).

Z odborného hlediska je stěžejní zejména experimentální část, která doplňuje provedené simulace a potvrzuje nebo vyvrací některé teoretické předpoklady. Na základě získaných výsledků byla navržena technická řešení (akustické panely, úprava trysek hořáků) a stanovena doporučení pro změnu provozního režimu. Uvedená opatření jsou plně realizovatelná v praxi a vedou k reálnému snížení hluku.

Práce je přesvědčivým důkazem o schopnostech diplomanta samostatně řešit složité inženýrské úkoly a doporučuji ji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. V tabulce 4.1 na str. 53 uvádíte výsledné hladiny hluku pro jednotlivá protihluková opatření v daném frekvenčním pásmu a v této souvislosti zmiňujete přílohu (patrně Shielding/Clony), která však nekoresponduje s hodnotami v tabulce a je zobrazena v 1/12 oktávových pásmech (v tabulce uvádíte 1/6 oktávová). Můžete tuto skutečnost okomentovat?
  2. Na obr. 4.8 na str. 60 je uvedena horizontální směrová charakteristika trysky popsaná hodnotami LAF a LCF. Tyto zkratky jsou v akustice běžné, ale v práci nejsou vysvětleny. Jaký je rozdíl mezi zmíněnými hladinami hluku a proč byly použity v konkrétním měření?
Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová