POSPÍŠIL, D. Vliv tvaru výstupní hrany lopatkové mříže na parametry hydraulického stroje [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.
Diplomant se ve své práci věnuje rozboru vlivu tvaru výstupní hrany lopatky na práci hydraulického stroje (čerpadla i turbíny). Jedná se o úkol zadaný ve spolupráci s průmyslovým partnerem, kdy z důvodu ochrany know-how nebyl dodán celý prostorový tvar radiaxiálního oběžného kola, ale pouze jedna proudoplocha a meridiální řez. S využitím konformního zobrazení se diplomant snaží o provedení výpočtu v rovině. Překvapivě se z hlediska použití současných CFD prostředků jedná o netriviální úkol, který vyžaduje podstatné přizpůsobení softwaru za pomoci uživatelsky definovaných funkcí. Výsledný model bohužel nefunguje korektně (i vzhledem k fyzikálním předpokladům použitelnosti konformního zobrazení). Proto diplomant navrhl vlastní čistě radiální čerpadlové oběžné kolo a převzal radiální oběžné kolo turbínové, na kterých následně provádí pokusy s vlivem tvaru výstupní hrany lopatky na energetické a kavitační vlastnosti hydraulických strojů. Na základě CFD výpočtu pak dochází k závěru, že nejlépe se chová zakončení se zkosením pod úhlem 30°. Některé výsledky jsou ovšem poněkud překvapivé, např. vliv ostré hrany u turbíny na cu2 složku i rozložení tlaku po celé lopatce! Diplomant projevil, především ke konci, vysoké pracovní nasazení a nezalekl se parciálních neúspěchů. Škoda jen, že neprojevil dostatek jazykové obratnosti i ve formulaci textové části diplomové práce, především závěru. DP doporučuji k obhajobě.
| 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 dosažené 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 | C | ||
| Práce s literaturou včetně citací | A | ||
| Samostatnost studenta při zpracování tématu | A |
Diplomová práce se zabývá stanovením výpočetního postupu a následnou numerickou analýzou vlivu tvaru výstupní hrany oběžné lopatky na parametry hydraulického stroje. Práce je zaměřena na hledání možnosti zjednodušení všeobecně složité tvorby výpočetní oblasti v případě oběžné lopatky obecného prostorového tvaru. Autor využívá transformaci prostorové proudové plochy do Gaussovy roviny. V konformním rovinném zobrazení je provedena diskretizace oblasti pomocí sítě konečných objemů a následně je numericky vyřešeno proudové pole programem Fluent. Tento postup byl proveden pro zadanou geometrii jedné zvolené proudoplochy Francisovy turbíny. Výsledky numerické simulace proudového pole v konformní rovině je možno považovat za reálné. Podrobnější analýzou výsledků však bylo zjištěno, že takto zvolený postup neumožňuje vyhodnocení kvantitativních integrálních veličin a tedy i hodnotu spádu a hydraulické účinnosti, které jsou pro vyhodnocení úprav výstupní hrany důležité. Po tomto zjištění provedl autor test zvolené metodiky výpočtu na jednodušší geometrii čistě radiálního oběžného kola. Výsledky potvrdily závěry ze složitější prostorové úlohy, tedy že analýzou proudového pole v konformním zobrazení nelze vyhodnotit hydraulickou účinnost. Tento závěr považuji osobně za velmi důležitý a přínosný v oblasti hledání optimálních výpočetních metod pro lopatkové mříže hydraulických strojů. Autor se dále pokoušel pomocí složitější úpravy výpočtu tento nedostatek metody vyřešit, nicméně neúspěšný výsledek se opakoval. Jako jediné možné řešení zadané úlohy autor prezentuje řešení na skutečné geometrii čistě radiálního oběžného kola, kdy je možno úlohu řešit přímo jako rovinnou bez použití konformní transformace. Reálné výsledky kvantitativních veličin jako spádu a hydraulické účinnosti v turbínovém i čerpadlovém provedení potvrzují správnost definice a řešení úlohy. Na případě čistě radiálního oběžného kola byly provedeny alternativní úpravy tvaru výstupní hrany pro případ čerpadla a turbíny. Autor navrhl jednak základní tvar jednoduché geometrie oběžné lopatky, tak provedl několik variant úpravy výstupní hrany. Takto nalezeným způsobem bylo zajištěno splnění stanovených cílů zadání diplomové práce. Za velmi cenné si považuji autorův tvůrčí přístup při hledání vhodné metodiky řešení. Autor dokázal během řešení vyhodnotit zvolenou metodu převodu do konformní roviny jako nedostatečnou a následně nalezl jiné vhodnější řešení. Výsledky a závěry obsažené v diplomové práci je možno využít při obecném návrhu hydraulického stroje. Členění práce je mírně neobvyklé, neboť spíše než tematické členění je provedeno členění chronologické tak, jak autor postupně přicházel s novými nápady na řešení. Toto ovšem nevidím jako nedostatek ale spíše jako důsledek autorovy tvořivosti. Práce je odborně i jazykově na velmi dobré úrovni a prakticky bez výhrad je možno ji doporučit k obhajobě.
| 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 dosaž. vysledky 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 | A | ||
| Práce s literaturou včetně citací | B |
eVSKP id 64422