Master's Thesis

Use of a wind tunnel for a laboratory task in the course AZE

Final Thesis 3.04 MB

Author of thesis: Ing. Lukáš Boček

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the design, implementation, and verification of a laboratory assignment focused on measuring the efficiency of wind turbines using a wind tunnel. A measurement workplace was assembled consisting of a wind tunnel driven by a BLDC motor, three wind turbine models (propeller, cup, and rectangular), and two cup anemometers. To suppress turbulent airflow, two honeycomb insert models were designed and 3D printed; based on test measurements, model 2 with a lamella thickness of 1 mm and a porosity of 87.1% was selected as the suitable solution. Power characteristic measurements revealed that the propeller turbine with a horizontal rotation
axis achieved the highest efficiency of 22.4%, the cup turbine reached 5.4%, and the rectangular turbine 2.1%. Based on the obtained results, the laboratory assignment was compiled together with a task specification and a sample measurement protocol, both in Czech and English versions.

Keywords:

wind tunnel, wind turbine, laboratory assignment, honeycomb structure, anemometer, renewable energy sources, efficiency

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta a komise. Otázky komise k obhajobě: -Víte, co jsou to akcelerační zóny? -Proč se obyvatelstvo brání výstavbě větrných elektráren? -Jak by se dal změřit aerodynamický hluk větrného tunelu? -Podle čeho jste navrhoval tvar větrných trbín? -Jaké mechanické namáhání působí na větrnou turbínu a jaké mechanické zkoušky se k tomu využívají? -Došlo ke kompletní eliminaci turbulentního proudení využitím "honeycomb" struktury -Co je to "honeycomb" struktura a proč se využivá? -Čím jste testoval, zda je proudění turbulentní nebo laminární? -Kolikrát se opakovalo měření pro získání výsledných dat? -kdy je vhodnější využít valivé a kdy kluzné ložisko? jaký je mezi nimi rozdíl?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Manufacturing and Management (MPC-EVM)

Composition of Committee

Ing. Pavel Čudek, Ph.D. (člen)
Ing. Zdenka Rozsívalová (člen)
doc. Ing. Tomáš Binar, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc. (člen)
Ing. Antonín Šimek (člen)
prof. RNDr. Petr Vanýsek, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Křivík, Ph.D.

Student Bc. Lukáš Boček se ve své diplomové práci zabývá realizací laboratorní úlohy zaměřené na měření účinnosti větrných turbín s využitím větrného tunelu.
V teoretické části student popsal fyzikální principy vzniku větru, jeho využití v historii i v současnosti, metody měření rychlosti a směru proudění vzduchu, dále je popsán princip větrné elektrárny a používané regulace. V další části se student zabýval popisem používaných větrných tunelů, motorů a generátorů, použitých při měření.
V praktické části práce bylo sestaveno měřící pracoviště složené z větrného tunelu poháněného BLDC motorem, tří modelů větrných turbín (vrtulové, miskové a obdélníkové), dvou miskových anemometrů a měřicího programu. Za účelem potlačení turbulentního proudění byly navrženy a vytištěny dva modely honeycomb vložek pro zajištění laminárního proudění vzduchu. Měření výkonových charakteristik turbín ukázalo, že vrtulová turbína s horizontální osou otáčení dosáhla nejvyšší účinnosti. Na základě naměřených výsledků byla sestavena laboratorní úloha včetně zadání a vzorového protokolu v české i anglické verzi, která rozšíří seznam laboratorních úloh v předmětu Alternativní zdroje energie.
Požadavky zadání student splnil v plném rozsahu, k řešení problémů přistupoval s potřebnou iniciativou. Práce je sepsána pečlivě a přehledně, její vnější úprava a grafické zpracování jsou na dobré úrovni. Odborná úroveň odpovídá znalostem získaným v daném oboru.
Předložená práce a její zpracování splňují všechny požadavky kladené na diplomovou práci. Práci proto doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 94

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Kristýna Jandová, Ph.D.

Student Bc. Lukáš Boček se ve své diplomové práci zaměřil na sestavení měřicího pracoviště na využití větrného tunelu pro laboratorní úlohu v předmětu AZE. V teoretické části se seznámil s používanými obnovitelnými zdroji energie, zejména s větrnými elektrárnami. Využil odbornou literaturu vhodnou pro získání odborné znalosti k problematice větrné energie a větrných tunelů pro výrobu elektrické energie. V praktické části student sestavil měřicí pracoviště a provedl měření výkonu, účinnosti různých větrných turbín a další měření. Student v přílohách dokonce uvedl vzorový protokol a srozumitelně popsal postup měření. Celkově se jeví úloha jako velmi zajímavá a pro studenty alternativních zdrojů celkem atraktivní.
Vnější úprava a grafické zpracování práce jsou na velmi dobré úrovni. Odborná úroveň odpovídá znalostem získaným v daném programu magisterského studijního programu. Předkládaná práce splnila ve všech bodech zadání. Student v práci uvedl dostatečné množství literatury, ze které čerpal. Navrhuji proto hodnocení A/97b. Topics for thesis defence:
  1. V úvodu tvrdíte, že „Větrná energie představuje jeden z nejrychleji rostoucích segmentů obnovitelných zdrojů elektrické energie v Evropě.“. Souhlasíte s tímto tvrzením nebo existuje jiný segment obnovitelných zdrojů, který roste rychleji?
  2. Jaká je hlučnost větrného tunelu? Nebude rušit měření ostatní studenty v laboratoři?
Points proposed by reviewer: 97

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová