diplomová práce

Návrh a realizace aerodynamického tunelu pro rozstřikovací trysky

Text práce 5.63 MB Příloha 1.49 MB

Autor práce: Ing. Ondřej Cejpek, Ph.D.

Ak. rok: 2019/2020

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

Oponent: doc. Ing. Michal Jaroš, Dr.

Abstrakt:

Pracovní podmínky atomizérů v reálných operacích v průmyslu a zemědělství se liší od podmínek laboratorních, ve kterých jsou atomizéry testovány. Částečné přiblížení k realističtějším podmínkám nám může poskytnout použití větrného tunelu. Větrný tunel se používá k simulaci okolního proudění. Studium spreje ve větrném tunelu nám poskytne realističtější představu o chování spreje. Tato diplomová práce se zabývá návrhem malého, nízko rychlostního větrného tunelu pro experimenty s tlakovými vířivými tryskami s obtokem v příčném a podélném proudění. Existuje mnoho typů větrných tunelů, ale jako nejvhodnější typ byl zvolen otevřený, výtlačný větrný tunel s uzavřenou testovací sekcí. Výhodou jsou jeho kompaktní rozměry, ochrana částí tunelu před kapičkami spreje a poměrně jednoduchý návrh. Konstrukce větrného tunelu se skládá z několika částí, každá část je zkonstruována tak, aby bylo dosaženo co nejlepší kvality proudu v testovací sekci. Sprej je zkoumán pomocí optických metod Fázové Dopplerovské anemometrie (PDA), Laserové Dopplerovské anemometrie (LDA), Integrální laserová anemometrie (PIV) a pomocí vysokorychlostního záznamu. Tyto optické metody kladou speciální požadavky na konstrukci tunelu, především na konstrukci testovací sekce, která musí umožňovat optický přístup ke spreji a musí být pro tyto měřící techniky uzpůsobena. Rychlost v testovací sekci se pohybuje v rozmezí 0 až 40 m/s s intenzitou turbulence pod 0,7 %. V závěru práce je ukázka vizualizace spreje, v příčném proudění, pomocí vysokorychlostní kamery. Okolní proudění mění rozpadovou vzdálenost spreje, úhel kužele spreje i jeho tvar. Dochází k vymývání menších kapek, které jsou unášeny okolním proudem.

Klíčová slova:

Návrh větrného tunelu, sprej v příčném proudění, tlakové vířivé trysky

Termín obhajoby

15.07.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentoval svojí DP práci. Byly přečteny posudky vedoucího a oponenta a položeny otázky oponenta. Student zodpověděl dotazy oponenta. V rozpravě k DP byly položeny studentovi tyto otázky: prof. Jícha se zeptal na možnost změn intenzity turbulence pro potřeby dalších měření. prof. Pavelek se dotázal na vliv traverzování celého zařízení na měřený rychlostní profil. prof. Jícha se dotázal zdali byl zkoumán vývoj mezní vrstvy na stěnách aerodynamického tunelu? Doktor Fišer se zeptat jaké nové fenomény byly pozorovány při ověřovacích měřeních rozpadu spreje s využitím sestaveného tunelu. Student zodpověděl všechny položené dotazy.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojní inženýrství (M2I-P)

Studijní obor

Technika prostředí (M-TEP)

Složení komise

doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Miroslav Jícha, CSc. (místopředseda)
prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. (člen)
prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Bc. Jan Fišer, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Patočka, Ph.D. (člen)
Ing. Marian Formánek, Ph.D. (člen)

Pan Bc. Ondřej Cejpek se již během bakalářského studia zapojil do práce na výzkumných projektech na Energetickém ústavu a významně se podílel na experimentech prováděných v laboratoři sprejů. Při vedení studenta jsem měl možnost ocenit jeho samostatnost a schopnost si práci sám organizovat a realizovat. To mne vedlo k zadání rozsáhlé a velmi náročné práce, která byla současně podpořena výzkumným projektem a vyústila v nejkomplexnější diplomovou práci, jakou jsem dosud vedl. Zahrnovala etapy od rešerše přes návrh, konstrukci a realizaci až po zprovoznění tunelu, jeho optimalizaci a praktické zkoušky. Práci jsem s ohledem na její zaměření a potenciální význam nechal studenta zpracovat v AJ.
V takto komplexní práci byla řada parametrů, které bylo nutno již na počátku vhodně zvolit a zkombinovat, aby řešení nebylo příliš široké a nebylo nutné zvažovat příliš mnoho variant.
Práce byla náročná jak časově, tak technicky a svým rozsahem i charakterem překračuje rámec diplomové práce a tvoří rozsáhlejší inženýrské dílo. Student navíc prezentoval dílčí výsledky práce na vědeckých konferencích a byla podána PCT přihláška na patentovou ochranu díla.
Pro zachování kompaktnosti a rozumné délky práce nebyl prostor některé provedené činnosti a řešení podrobněji v práci dokumentovat. Z výsledné práce tak nejde snadno odhadnout množství času a práce, kterou student tématu věnoval.
V rešeršní části práce k řešené problematice byl student odkázán především na původní vědecké publikace v anglickém jazyce. Návrh i konstrukce tunelu vyžadovaly zvládnutí velkého rozsahu činností od studia problematiky jedno- a dvou-fázové mechaniky tekutin, přes konstrukci mechanismů, aplikaci pokročilých optických meřicích metod, řízení a regulaci, po analýzu a interpretaci naměřených dat. Student ukázal velmi dobré schopnosti se orientovat v širokém spektru problémů a spolupracovat s dalšími zapojenými studenty a pracovníky tak, aby dílo bylo možno realizovat.
Pan Bc. Cejpek postup práce s vedoucím dostatečně konzultoval a řídil se jeho pokyny. Při řešení volil adekvátní postupy a problému se věnoval do dostatečné hloubky a šíře. Výsledek je předpokladem pro pokračování ve vědecky zaměřeném studiu a práci.
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 B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Hodnocená diplomová práce se zabývá návrhem a realizací malého otevřeného aerodynamického tunelu pro laboratoř trysek OTTP EÚ. Rozsah zadání je vysoce nadstandardní, diplomantovi se však podařilo všechny zadané úkoly splnit velmi dobře. Vycházel přitom z rozsáhlé rešerše literárních zdrojů (celkem 85), týkajících se jak vlastní konstrukce tunelu, tak i principů optických měřicích metod, které v něm mají být používány, a atomizace kapalin tryskami. Na základě zjištěných a kriticky vyhodnocených poznatků vytvořil vlastní návrh tunelu, realizoval jej a podrobil rozsáhlému testování. Oceňuji zejména "ladění" některých komponent, jímž se podařilo výrazně zlepšit  provozní parametry tunelu. Závěrem je popsán a vyhodnocen modelový experiment vlivu příčného proudění na charakteristiky spreje generovaného tryskou.
Samotná práce je psána anglicky a má rovněž nadstandardní rozsah (101 stran), který je však zcela adekvátní šíři tématu. Text obsahuje pouze minimum pravopisných chyb, je srozumitelný, dobře strukturovaný a i po formální stránce zcela vyhovující. Jediný drobný nedostatek spatřuji v rozvržení některých obrázků a tabulek v textu - vzniklé volné plochy působí vizuálně neesteticky.
Celkově konstatuji, že zadané cíle byly dosaženy, práce splňuje všechna požadovaná kritéria, a proto ji doporučuji k obhajobě.
Kritérium hodnocení Známka
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 A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Otázky k obhajobě:
  1. Jak je naměřená intenzita turbulence ovlivněna způsobem jejího měření (viz str. 70)?
  2. Uvedená ekonomická rozvaha nezahrnuje cenu odvedené práce. Jak autor odhaduje velikost této položky?
  3. Jak autor celkově hodnotí stavbu větrného tunelu svépomocí? Doporučil by ji i druhým, nebo by na základě získaných zkušeností příště preferoval zakoupení profesionální sestavy?

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová