STRNAD, J. Studie vírové struktury vznikající ve výstupním potrubí čerpadla pracujícím v turbínovém chodu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Štefan, David

Student Jan Strnad vypracoval diplomovou práci na téma související s řešením projektu Grantové agentury ČR s názvem: Vírové struktury: pokročilé metody identifikace a efektivní numerické simulace. Práce si kladla za cíl analyzovat problematiku vzniku vírové struktury tvořící se na výstupu z oběžného kola čerpadla pracujícího v turbínovém režimu a srovnat tři různé provozní stavy spočtené pomocí pokročilého modelu turbulence. Uvedené cíle práce byly splněny, nicméně některé části by si zasloužily hlubší analýzu. Je škoda, že na tématu začal student pracovat až v posledním semestru. Zároveň práce na některých částech si nechal až na pozdější fázi, když už se blížil termín odevzdání a tím pádem byly tvořeny ve spěchu a nebyly více rozpracované. Během řešení tématu student pravidelně konzultoval nicméně mu občas dělalo obtíže interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry. To samozřejmě mohlo být způsobeno poměrně náročnou problematikou tématu a obtížemi při CFD výpočtech, která nastaly během řešení. Na základě výše uvedeného mohu práci doporučit k obhajobě.

Posudek oponenta

Štigler, Jaroslav

Student pracoval na zajímavém a aktuálním tématu. Zabýval se analýzou proudění v čerpadle a za čerpadlem, které pracuje v turbínovém režimu. Cílem práce byla analýza virových struktur v potrubí, které odvádí kapalinu od čerpadla. Prováděl numerické modelování v celém prostoru čerpadla. S ohledem na velkou výpočetní náročnost se pak zaměřil na modelování proudění pouze ve výstupním potrubní. Analýza byla provedena pro tři různé otáčky oběžného kola. Je možné konstatovat, že cíle zadání byly splněny. Při řešení tohoto problému využíval modelování turbulentního proudění pomocí CFD, které srovnával s výsledky z experimentálního měření. Při analýze výsledků z CFD by bylo vhodné provést zobrazení pole vektorů víru rychlosti v dané oblasti. Mohlo by to přinést vysvětlení některých jevů, které byly v práci objasňovány poněkud kostrbatě. Interpretace dosažených výsledků nebyly vždy zcela jasné a přesvědčivé. Některé komentáře získaných výsledků působily poněkud rozpačitě a kostrbatě. Výsledky této diplomové práce jsou využitelné v praxi hlavně v části, kde byly zpracovávány tlakové pulzace v odtokovém potrubí. Uspořádání práce je logické jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují. Grafická a stylistická úprava je na dobré úrovni. Použitá literatura je poměrně rozsáhlá. K práci mám následující připomínky: Pokud máte obrázek, na kterém jsou další dílčí obrázky, pak je dobré, kromě celkového čísla obrázku, použít i rozlišení dílčích obrázků například pomocí písmen a), b), c). Dá se pak daleko lépe na tyto dílčí obrázky odkazovat. Týká se to obrázků 2, 3, 6, 9, 10, 11, 15, 25, atd. V kapitole 1.3 na straně 16 nahoře uvádíte, že otáčky jsou mírou rychloběžnosti stroje. Mírou rychloběžnosti stroje jsou však spíše specifické otáčky a to je trochu něco jiného. V kapitole 1.3 na straně 16 dole uvádíte, že při změně průtoku čerpadlem se mění i jeho výška. Co touto výškou rozumíte? Znamená to výška čerpadla jako stroje? Na obrázku 4 je uveden symbol HA, tento symbol není nikde vysvětlen. Na straně 18 uvádíte, „Naopak pokud má index 2, jedná se o úhel, pod kterým kapaliny oběžné kolo opouští [moje znalost]. Poznámka moje znalost tam asi neměla zůstat. V kapitole 3.2 na straně 22 píšete „V závislosti na intenzitě vířivého proudění se však nemusí vždy utvořit rotující vírová struktura. Při nižší vířivosti může vzniknout například osově symetrická vírová oblast bez rotace (tzv. centrální vírový cop).“ To znamená, že u přímého víru kapalina nerotuje??? Na posledním řádku strany 22 máte napsáno „dvojí šroubovicová vírová struktura“ asi by bylo lepší psát dvojitý spirálový vír nebo dvojice spirálových vírů. Název kapitoly 3.5 je poněkud nesrozumitelný – projevy čeho?? Důsledky čeho?? Asi by bylo lepší jej přeformulovat. Na obrázku 13 vám zůstal anglický popisek – to není vhodné. Kapitola 4.1. Zde se snažíte získat průměr vírových struktur. Je skutečně to co jste měřil průměr vírové struktury? Vy jste vlastně měřil kavitující jádro víru. Hodnoty průměrů kavitujícího jádra víru jste bral z časově vystředěného obrazu. Nepřišel jste tak o informaci, že může jít o spirálový vír s velkým stoupáním spirály? Poslední věta na straně 29 je následující. „Teoretický lze uvažovat, že při nulových otáčkách by dosahovala maximální hodnoty (cca 50mm), zatímco při otáčkách blížících se 1900 za minutu by prakticky zanikala. To je odvážná extrapolace. Je třeba si uvědomit, že stále je tam axiální složka rychlosti, která je dána průtokem. Jak jste přišel k té hodnotě 50mm? Mnohokrát používáte vyjádření, „že se něco vytvořilo“. Vypadá to jako by se to vytvořilo samo. To není vhodné vyjadřování pro práce tohoto typu. Když vysvětlujete rozdíly mezi tlaky naměřenými a získanými z numerického modelování, tak jeden z důležitých aspektů je to, že numerické modelování je prováděno jako jednofázové zatímco reálné proudění je prokazatelně dvoufázové proudění. Je tam oblast vyplněná parami a plyny vyloučenými z kapaliny, to musí hrát podstatnou roli při stanovování tlakových pulzací. Je škoda, že nikde v práci není uvedeno jak, pro jednotlivé otáčky, vypadají vstupní rychlostní profily do trubky. Jaký je podíl obvodové složky vůči axiální složce. To by při analýze mohlo hodně pomoci. V názvu kapitoly 7.6.2 by asi měl být uveden tlak p3 místo p2 V práci je plno nejasných a nepřesných vyjadřování. Je patrné, že student občas přebíral nějaké myšlenky, aniž by si je pořádně promyslel. Navzdory k mnohým připomínkám ohledně nepřesného a vágního vyjadřování je možné konstatovat, že student splnil zadání a proto navrhuji práci k obhajobě.

eVSKP id 165143