CACKOVÁ, T. Náhrada trubkových výměníků tepla v CFD výpočtech proudění [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Studentka se věnovala složité problematice velmi samostatně a spoustu věcí si nastudovala a osvojila během přípravy diplomové práce. Zvládla základy rozsáhlé problematiky CFD jak z hlediska proudění, tak i přestupu tepla a to včetně modelování radiace, což je obtížný úkol. Zároveň i výstupy práce zpracovala pomocí programovacího jazyka Python, což opět znamenalo zabývat se novou oblastí. Velmi bych chtěl vyzdvihnout šířku záběru a právě použité nástroje. Uplatnitelnost zpracovaných výsledků je opravdu široká. Co jsem postrádal bylo především širší aplikování osvojených metod pro hlubší studium dané problematiky. Cíle práce jsou splněny, ale bylo možné jít ještě dále a vnést do řešení více vlastní invence, což by práci posunulo o výrazný kus.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | B | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | C | ||
| Vlastní přínos a originalita | C | ||
| Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry | B | ||
| 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 |
Předkládaná práce se zabývá alternativními metodami pro CFD modelování proudění výměníky tepla tak, aby nebylo nutné modelovat jejich plnou geometrii a přitom model zohlednil správně vliv na tlakovou ztrátu a přestup tepla. Práce má tudíž potenciál významně přispět ke snížení výpočtové náročnosti velkých spalovacích jednotek či pouze kouřovodů, jejichž součástí výměníky jsou a které v případě plného rozlišení vedou na enormně veliké úlohy. Pro snížení náročnosti modelu výměníku autorka využívá modulu tzv. porézní zóny a modulu Heat Exchanger, které jsou dostupné v software ANSYS Fluent. a zabývá se zásadními problémy, které vyvstávají v tomto přístupu zjednodušeného modelování, a to je nastavení parametrů vzhledem ke správné predikci tlakových ztrát na straně spalin a předaného tepla do výměníku, speciálně pak při transportu energie radiací. Jelikož výpočet a manuální zadávání potřebných parametrů pro jednotlivé moduly jsou poměrně zdlouhavé procedury, naprogramovala diplomantka sadu skriptů napsaných v jazyce Python, které ze vstupních parametrů vše potřebné vypočítají a sestaví textový soubor ve formátu pro načtení v systému ANSYS Fluent. Tímto je proces zadávání parametrů modulů do značné míry automatizován. Skripty navíc je možné relativně snadnou modifikací využít i pro jiné konfigurace výměníků tepla, než na kterých jsou prováděny testovací simulace. Výsledky simulací jsou porovnávány buď s analytickými výsledky (v případě tlakových ztrát prostřednictvím empirických vztahů dostupných v literatuře), nebo s výsledky na referenční plné geometrii, kde pro jednoduchost ale bez ztráty na obecnosti je uvažováno jen několik málo řad trubek výměníku. Jako přínos spatřuji v práci systematické vyhodnocování vlivu nastavení parametrů modelu na predikované tlakové ztráty, teploty a předané teplo. Zvláště pak oceňuji parametrické studie vlivu koeficientů absorpce, rozptylu a indexu lomu (v práci zvaném refrakční) na profily sálavého tepla, které je nutné ve zjednodušeném modelování bez přítomnosti fyzických povrchů jistým způsobem zohlednit. Tyto výsledky jsou teoreticky použitelné obecněji i mimo rámec trubkových výměníků tepla, i když bych byl opatrný s tvrzením o nové metodě v případě modifikace absorpčního a rozptylového koeficientu, které se v literatuře již nejednou objevilo např. v souvislosti s modelováním spalování v sypaných ložích. Studie vlivu indexu lomu již tak běžná není. Zde je zajímavý fakt, že nejlepších výsledků je dosaženo s refrakčním indexem 0,83, což by vzhledem k fyzikálnímu smyslu, definici indexu lomu a konkrétní aplikaci (index lomu by měl být zde větší než 1) stálo za bližší vysvětlení. Práce je strukturovaná dobře, jednotlivé kapitoly na sebe logicky navazují. Po formální stránce obsahuje všechny náležitosti (s výjimkou několika drobných nedostatků níže zmíněných již jen bodově). U použitých veličin by měla být aspoň v seznamu symbolů přiřazena fyzikální jednotka. Formální i věcné nedostatky zahrnují: 1) řadu překlepů a chyb v textu, např. - Darsyho (vs. Darcyho) v kap. 3.1.1 - L_x vs. L v kap. 3.2.2 - při rozepsání rovnice (3.8) do souřadných směrů již není na levé straně gradient tlaku, nýbrž tlaková diference (rovnice tak není ani rozměrově správně) - ve jmenovateli druhého členu rovnice (3.16) předpokládám spíše člen 1e-8 (z důvodu možného dělení nulou - pokud je tomu jinak, měla by tento člen diplomantka vysvětlit, neboť není zcela zřejmé, odkud se vzal) 2) nesoulady ve formě referencí, např.: - velká/malá písmena u autorů, pořadí jména a příjmení autorů, zkrácení jména vs. celé jméno - v textu je odkaz na práce autorů Colburn, Hausen, Žukauskas (str. 37) s použitím jiného formátu, než ve zbytku práce. Navíc v seznamu literatury reference na první dva chybí. Uvedené nedostatky rozhodně nejsou zásadního charakteru, práce splnila cíle v plném rozsahu a poskytuje mnoho zajímavých výsledků. Práci doporučuji k obhajobě a po zodpovězení doplňujících otázek navrhuji známku B.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | A | ||
| Vlastní přínos a originalita | B | ||
| Schopnost interpretovat dosaž. výsledky 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 | B | ||
| Práce s literaturou včetně citací | B |
eVSKP id 124380