bakalářská práce

Návrh konstrukční úpravy sestavy sacího ejektoru pro medicínské použití

Text práce 1.96 MB

Autor práce: Ing. Petr Boháč

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D.

Oponent: Ing. David Štefan, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce se zabývá konstrukční úpravou dvoustupňového sacího ejektoru pro medicinální použití s pracovním názvem Medieject II. Navržené úpravy mají dosáhnout snížení hodnoty vytvořeného podtlaku oproti původní hodnotě a tím také umožnit přesnější regulaci vzniklého podtlaku. V první části práce jsou přiblíženy teoretické předpoklady, funkce a požadavky na vícestupňový sací ejektor, který má sloužit v lékařském prostředí. V druhé části práce je popsán analytický výpočet původní varianty, který slouží jako částečná kontrola následných numerických simulací. Třetí část práce se zabývá CFD simulacemi, které jsou využívány jako hlavní metoda pro řešení konstrukčních návrhů. Pomocí simulací proudění jsou navrženy dvě konstrukční úpravy a jejich několik dílčích variant. Následně jsou tyto úpravy podpořeny experimentem. Druhý návrh konstrukční úpravy, bude použit pro výrobu zařízení, které bude splňovat dané požadavky.

Klíčová slova:

dvoustupňový sací ejektor, Lavalova dýza, tryska, Ansys Fluent, Medieject II

Termín obhajoby

28.07.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Posluchač představil běhen asi 10 minut svou bakalářskou práci. Dále odpověděl na všechny otázky oponenta a dalších členů komise: Proč byl použit pro výpočet 2D model? Jaký model turbulence byl zvolen a proč? Byla prováděna analýza vlivu velikosti prvku sítě na vypočtené výsledky?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojírenství (B3S-P)

Studijní obor

Základy strojního inženýrství (B-STI)

Složení komise

Ing. Lubomír Junek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jana Horníková, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Vladimír Fuis, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Marcián, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Vosynek, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D. (člen)

Předložená bakalářská práce se zabývá konstrukční úpravou dvoustupňového sacího ejektoru pro medicinální použití s cílem dosáhnout snížení hodnoty vytvořeného podtlaku oproti původnímu řešení a umožnit přesnější regulaci vzniklého podtlaku. Táto práce vznikla na základě spolupráce studenta s firmou GCE, s.r.o. Práce byla se studentem průběžně konzultována a všechny stanové cíle byly průběžně plněny. Student prokázal schopnost řešit problém výpočtovým i experimentálním přístupem. Jednotlivé návrhy byly podpořeny simulacemi s pomocí programu Ansys Fluent. Bakalářská práce má dobrou grafickou i jazykovou úroveň. Celkově práci hodnotím stupněm A.
Kritérium hodnocení Známka
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 B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. David Štefan, Ph.D.

V krátké úvodní části práce je nastíněno, proč je dané téma řešeno. Navazující teoretická část pojednává o obecném popisu řešené problematiky. Práce také obsahuje zjednodušené analytické řešení proudění v prvním stupni sacího ejektoru, které může být použito jako reference pro srovnání s následným numerickým výpočtem a experimentem. Nikde jsem si však nevšiml, že by se tak následně stalo. Mohla být alespoň porovnána hodnota maximální a kritické rychlosti z analytického řešení s výsledky z CFD.
Student prokázal, že i na úrovni bakalářské práce byl schopen provést relativně kvalitní CFD výpočty jednotlivých geometrických úprav, které byly následně srovnány s provedeným měřením. Prezentované výsledky jsou kriticky zhodnoceny a jsou z nich vyvozovány závěry.

K práci mám následující výhrady.
Na straně 12 v kapitole 2.1 je uvedeno, že proudová čerpadla pracují na čistě mechanickém principu. Dle mého názoru by mělo být uvedeno, že se spíše jedná o hydrodynamický princip.
Kromě již zmíněné absence srovnání analytického řešení s CFD výpočtem, postrádám také přehlednější srovnání výsledků ze simulace s výsledky z měření. Oba typy výsledků jsou sice uvedeny, ale pouze odděleně. Z toho důvodu možná také autor neměl potřebu diskutovat možné příčiny odchylek numerického modelu od experimentu.
Práce obsahuje anebo pouze zmiňuje spoustu různých modifikací, které byly provedeny, nebo byly uvažovány, což ve výsledku pro čtenáře působí nepřehledně.
V popisu nastavení CFD a v prezentovaných výsledcích není patrné jaký řád přesnosti a jaká numerická schémata byla použita. Také zde chybí zmínka o míře konvergence (chybě řešení). Pro model k-omega SST je také podstatné rozlišení sítě u stěn a splněn podmínky y+ < 1.

Přes výše uvedené nedostatky je práce na dobré úrovni. Je vidět, že student provedl množství výpočtů a byl pravděpodobně přítomen měření, které následně vyhodnocoval. Práci proto mohu doporučit k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Otázky k obhajobě:
  1. Jaké numerické schémata a jakého řádu přesnosti byla použita pro daný výpočet.
  2. Proč bylo potřeba řešit numerický výpočet s časovou závislostí? Byl pro stacionární výpočet problém s konvergencí? A dle jakého kritéria byl zvolen časový krok 0.01 sekundy?

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová