ŽANDA, J. Možnosti potlačení vírových struktur vznikajících na výstupu z čerpadla v turbínovém režimu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.

Posudek vedoucího

Štefan, David

Student Jakub Žanda vypracoval diplomovou práci na téma související s problematikou provozu čerpadel v turbínovém režimu. Cílem bylo provést numerickou simulaci proudění v celém čerpadle pracujícím v reverzním chodu, analyzovat výstupní proudové pole a prozkoumat několik variant vedoucích k potlačení obvodové složky rychlosti. Jedním z klíčových záměrů bylo navrhnout inovativní konstrukční řešení, kde by namísto klasické matice oběžného kola byla použita matice se speciálně tvarovanými lopatkami. V průběhu práce student postupoval převážně samostatně a jednotlivé kroky průběžně konzultoval. Je poněkud škoda, že intenzivnější přístup k řešení zvolil až v posledním semestru, což by při dřívějším zapojení mohlo přinést ještě hlubší a rozáhlejší výsledky. Přesto byly všechny stanovené cíle splněny, diplomová práce obsahuje nezbytné náležitosti a je na kvalitní úrovni. Na základě výše uvedeného mohu práci doporučit k obhajobě.

Posudek oponenta

Bezdíček, Jiří

Diplomant Bc. Jakub Žanda se ve své závěrečné práci věnuje pasivním možnostem útlumu vírových struktur, které vznikají na výstupu z čerpadla provozovaném v turbínovém režimu, tzv. PaT ("Pump as Turbine"). Teoretická část práce je členěna do dvou kapitol. Nejprve jsou popsány základy funkce odstředivých čerpadel, následuje kapitola o jejich provozu v turbínovém režimu. V rámci této kapitoly student popisuje aktivní i pasivní metody útlumu vírových struktur u hydraulických lopatkových strojů. Rešeršní část je relativně krátká a obecná. Z hlediska popisu vířivého proudění, konkrétně u čerpadel v turbínovém režimu by si zasloužila větší rozsah, ale svůj účel, jako úvod k hlavní, tj. výpočetní části práce splňuje. V rámci navazující výpočetní části byly nejprve provedeny CFD simulace na původní geometrii, pro tři různé provozní stavy. Tyto výpočty sloužily především pro validaci použitého numerického modelu a jako podklad pro návrh geometrických úprav. Následně je práce zaměřena na návrh a numerickou validaci pasivních prvků pro útlum vírové struktury na výstupu. Celkem byly navrhnuty tři různé geometrické prvky, konkrétně přídavné lopatky implementované na matici, žebro a difuzor. Zejména u přídavného oběžného kola lze vyzdvihnout provedení dalších iterací na základě výsledků iniciálního návrhu, kterými bylo nakonec docíleno výrazného utlumení vírové struktury, přičemž u některých návrhů byla uvažována i montážní proveditelnost. Pro každou navrženou konfiguraci byla provedena jak kvalitativní i kvantitativní analýza, která byla zaměřena jednak na vyhodnocení vírového čísla po délce potrubí ale také na sledování vlivu jednotlivých modifikací na hydraulické parametry stroje. Student následně jednotlivé prvky kombinuje a porovnává, výsledky komentuje a vyvozuje z nich závěry. Vytknout by se dalo, že provedená kvalitativní analýza nebyla z hlediska použitých veličin o něco detailnější. Přímo se nabízí např. vizualizace jádra víru na jednotlivých plochách, které sloužily pro vyhodnocování vírového čísla, stejně jako častější vykreslení dalších složek rychlosti válcového souřadného systému, případně také tlaku v difuzoru a lopatkovém kanálu přídavného oběžného kola. Ze stylistického pohledu lze potom vytknout některá vyjádření, která se příliš nehodí do závěrečné práce, dělení odstavců na dvě stránky a méně přehledný způsob citování. Největší chybou práce je potom nastavení stacionární stěny nad přídavné lopatky, tato plocha náleží k oběžnému kolu a musí tak rotovat se stejnými otáčkami jako celá rotorová soustava. I přes výše uvedené nedostatky je práce z hlediska rozsahu simulací, množství provedených geometrických úprav a získaných přínosných výsledků na nadprůměrné úrovni. Z hlediska výsledků byly cíle práce splněny. Vzhledem k výše uvedenému doporučuji diplomovou práci k obhajobě s celkovým hodnocením: C

eVSKP id 165145