Posudky závěrečné kvalifikační práce

Posudek vedoucího

Hájek, Jiří

Hodnocení této diplomové práce je pro mě jako vedoucího poměrně jednoduchou záležitostí. Diplomant pracoval velmi spolehlivě v průběhu celého závěrečného ročníku, byl aktivní a nadprůměrně samostatný, ale přitom se nezdráhal pravidelně konzultovat průběh práce a provádět dohodnuté postupné kroky. Díky této systematické a dlouhodobé činnosti má práce značnou hloubku a má početné výsledky, které jsou zajímavé jak z hlediska výzkumného, tak praktického. Celková úroveň práce je po technické stránce výborná, ale vedle toho též vyniká formou zpracování. Je psána anglicky a to tak dobře, že jsem se vzdal formálních korektur, protože gramatické opravy nebyly potřeba a moje úpravy by byly pouze formulační a stylistické. Práce je tedy zcela autentickým dílem diplomanta. Myslím, že autor si v ní vytvořil kvalitní referenci, na které může stavět při dalším rozvíjení své kariéry.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	A
Vlastní přínos a originalita	A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky 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	A
Samostatnost studenta při zpracování tématu	A

Navrhovaná známka: A

Posudek oponenta

Jícha, Miroslav

Práce má velmi dobrou celkovou úroveň, použitá angličtina je výborná. V dalším textu jsou připomínky jak k teoretické části, tak k celkovému přístupu použití komerčního programu CFD. Pokud použiji pro tepelnou vodivost označení podle anglosaské literatury k, pak bych měl použít pro součinitel přestupu tepla h. Navíc v rov. 5.41 je použito pro tepelnou vodivost lambda. Pro teplotu okolního prostředí se běžně používá T s indexem nekonečno. Str. 31: Platnost vztahu pro Nu na příčném válci je pro RePr>0,2. Tj. i pro turbulentní proudění. Vliv turbulence volného proudu se uvádí u typických 2D mezních vrstev pro případ externí aerodynamiky, jako je obtékání lopatek či profilů křídel, protože má vliv na tzv. intermitenci mezní vrstvy nebo na by-pass přechod laminární – turbulentní, což jistě není případ charakteru proudění uvnitř sušičky. Proto úvaha o vlivu turbulence volného proudu nemá v tomto případě relevanci. Mimochodem, vliv stupně turbulence je zahrnut již v modelu k-E, i když platí, pravda, za předpokladu izotropní turbulence. Ale i v rovnici energie je turbulence zahrnuta přes efektivní tepelnou vodivost, analogicky jako v rovnicích pohybových přes efektivní viskozitu. Kap. 5.1.2, rov. 5.15: Předpokládám, že délka drátu a tedy plocha jeho povrchu je o několik řádů větší než plocha koncových průřezů drátu. Pak je zcela logické zanedbat přestup tepla z těchto koncových ploch. Rozhodně toto zanedbání bude mít podstatně menší vliv než zanedbání radiace. Chci tím říci, že je třeba použít inženýrskou intuici a nevolit komplikovaný postup, který stejně zanedbáním podstatného mechanizmu povede k nekorektnímu výsledku. Poznámka k zanedbání záření: Vzhledem k tomu, že elektrický ohřev je typický příklad na konstantní tepelný tok povrchem, není zahrnutí záření příliš komplikujícím krokem. Z výsledků CFD simulací mohu dostat teplotu stěn topného boxu a pak, pokud se vyznám v mechanizmu záření, by neměl být problém záření celkem jednoduše zahrnout, aniž bych použil některý výpočtově náročný model záření (např. discrete ordinates nebo jiný) v CFD kódu. Pokud je jedním z úkolů řešení detekovat možné přehřátí odporového drátu, pak bez záření mi vyjde pro některou spirálu přehřátí, ale ve skutečnosti nebude, protože drát je chlazen také zářením. Vzhledem k vysoké povrchové teplotě drátu a relativně nízké teplotě boxu bude záření dosti významné. Kap. 5.2: Použití rovnice tepelné bilance, i upravené pro „spirálový“ tvar, neřeší základní, zbytečně nekorektní přístup k řešení s použitím CFD. Pokud chci řešit obvodově proměnnou teplotu drátu „namotaného“ na válci a použiji kriteriální rovnici pro střední hodnotu součinitele přestupu tepla, pak se zaprvé dopouštím nekorektnosti, protože součinitel přestupu tepla se na válcovém povrchu lokálně velice liší, zadruhé nevyužiji potenciál, který mi CFD nabízí. Veškeré připomínky nesnižují hodnotu diplomní práce. Ta má velmi dobrou úroveň, na diplomanta ne zcela běžnou. Proto bych rád, aby připomínky byly chápány jako rada pro diplomanta, že možná někdy komplikovaný přístup nemusí být vždy korektní a některá zjednodušení nemusí být ospravedlnitelná, protože zanedbání určitých mechanizmů (např. záření) může vést ke značným chybám. Kdyby si diplomant udělal jednoduchý výpočet, zjistil by, že pokud např. budu předpokládat teplotu povrchu drátu 1000 K, teplotu stěn boxu 400 K a teplotu okolního vzduchu 20 °C (ve skutečnosti bude asi vyšší, což ještě snižuje konvektivní tok), a součinitel přestupu tepla na povrchu drátu 50 W/m2-K (o moc vyšší určitě nebude), pak je radiační tok, který v bilanci zanedbám, o polovinu větší než konvektivní. A to je velice zásadní chyba v postupu zjednodušení.

Dílčí hodnocení
Kritérium	Známka	Body	Slovní hodnocení
Splnění požadavků a cílů zadání	A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod	B
Vlastní přínos a originalita	A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry	B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii	B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti	A
Grafická, stylistická úprava a pravopis	A
Práce s literaturou včetně citací	B

Navrhovaná známka: A

Otázky

Rov. (4.1) je obecná rovnice energie. Bylo by vhodnější uvést rovnici, která byla řešena (určitě nebyla uvažována viskózní disipace a difúze chemických složek). Vzhledem k tomu, že hlavní řešenou proměnnou kromě rychlostí je teplota, je vhodné uvést tvar rovnice s teplotou. Jak tedy vypadá rovnice energie s teplotou a jak je definována celková energie E?
V rovnicích 5.10 a 5.11 musí být u některého z teplotních gradientů záporné znaménko (předpokládám, že osa x má stále stejný směr), protože oba tepelné toku směřují z tělesa „ven“ a gradienty mají tedy opačná znaménka. Prosím o komentář.
Nikde jsem v práci nenalezl, jak je orientován globální souřadný systém sušičky. V jakém je vztahu lokální souřadný systém, resp. souřadnice x pro topný drát a globální souřadný systém?
Rov. 5.15 se dá korektně zjednodušit na prostou bilanci mezi vnitřním zdrojem a konvektivním tokem z povrchu (když záření zanedbám). Jak by vypadala taková rovnice, včetně radiace?
Jak uvádí diplomant v kap. 5.2, je nutno nahradit „přímý“ drát „spirálovou“ geometrií, ale nepochopil jsem v čem. Protože alfa se bere stále stejné zprůměrované. Prosím o vysvětlení.
Nepochopil jsem, co se dělá při výpočtu na úrovni buněk a co na úrovni kontrolních objemů. Respektive, proč řešitel přistoupil k tomuto dělení. Proč řešitel jednoduše nedefinuje objemový zdroj v obvodových buňkách, nebo z bilance zdroje přepočítá tepelný tok povrchem buňky drátu a z řešení konjugovaného problému neřeší teplotu „solid“. Z té je pak možno v každé iteraci přepočítat odpor a z něho novou hodnotu Joulova tepla. To vše bez použití empirického součinitele přestupu tepla. Prosím o komentář.