DRYML, T. Optimalizace geometrie kapsy hydrostatického ložiska s využitím CFD simulace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.

Posudek vedoucího

Michalec, Michal

Cieľom diplomovej práce bolo stanovenie vplyvu tvaru a hĺbky buniek hydrostatického ložiska na prevádzkové parametre s použitím CFD simulácie a experimentálnych meraní. Téma práce nadväzuje na výskumné aktivity riešené na pracovisku v predchádzajúcom období. V prvej časti práce študent realizoval zhrnutie dostupných poznatkov z danej oblasti, pričom sa zameral práve na vplyv tvaru a hĺbky buniek kapsy. V rešeršnej časti sa študent zameral na okrajové podmienky a výsledky simulácií, z ktorých čerpal informácie pre časť práce venovanej numerickému modelovaniu. Pre naplnenie cieľa práce musel študent počas riešenia práce plniť vývojové i výskumné aktivity. Vývojové aktivity spočívali v návrhu a úprave experimentálneho zariadenia, ktoré študent spracoval samostatne a proaktívne. V rámci výskumných aktivít bolo realizovaných mnoho laboratórnych meraní na upravenom experimentálnom zariadení. Súčasťou bolo stanovenie metodiky meraní a vyhodnotenia nameraných dát. Hlavným bodom riešenia bola tvorba CFD modelu na základe výsledkov z meraní a následné zisťovanie vplyvu hĺbky a tvaru bunky. Študent musel venovať značnú pozornosť na štúdium znalostí tvorby CFD modelu, čo sa mu podľa môjho názoru vzhľadom na časové možnosti podarilo veľmi dobre. Svedčí o tom aj prístup k hodnoteniu kvality výpočtovej siete a využitie parametrizácie modelu. Text práce je spracovaný na dobrej úrovni s jasnými formuláciami záverov a vykonávaných aktivít. Grafická úprava práce dobre dopĺňa textovú stránku a zvyšuje čitateľnosť a pochopiteľnosť problematiky. Kapitoly „Výsledky“ a „Diskuze“ sú členené podľa popisovaných aktivitách at typov meraní. Jediným drobným nedostatkom môže byť príliš dlhý rozsah výsledkov a diskusie, ktoré sú však vzhľadom na počet realizovaných meraní a simulácií adekvátne. Výsledkom práce je numerický model postavený na výsledkoch z experimentálnych meraní, ktorý je možné ďalej rozvíjať. Získané výsledky sú zhrnuté v manuskripte, ktorý bude po drobných úpravách zaslaný do redakcie časopisu s vhodným zameraním (nad rámec DP). Predložená práca prináša praktické odporúčania pre stanovenie optimálneho tvaru a hĺbky bunky s ohľadom na viaceré kľúčové parameter ložiska, založené na kombinácií experimentálneho a numerického prístupu a môžu slúžiť ako doplnenie metodiky návrhu hydrostatických ložísk. Obdobný prístup so zameraním na viaceré kľúčové parametre hydrostatického uloženia doposiaľ nebol v dostupnej literatúre publikovaný. V neposlednom rade chcem pochváliť prístup študenta a jeho práci. Študent sa v danej problematike veľmi rýchlo zorientoval, priebežne konzultoval a dodržiaval dohodnuté termíny. Oceňujem, že študent počas riešenia prichádzal s vlastnými nápadmi a návrhmi na zlepšenie. Práca splňuje všetky požiadavky kladené na záverečnú vysokoškolskú prácu a odporúčam ju k obhajobe s celkovým hodnotením “A”. 

Posudek oponenta

Vimmr, Jan

K posouzení byla předložena diplomová práce zabývající se stanovením vlivu hloubky a tvaru buněk hydrostatického ložiska na jeho provozní parametry pomocí experimentálního výzkumu a CFD simulací prováděných ve výpočtovém systému Ansys Fluent, což byl také hlavní cíl této práce. Téma diplomové práce je aktuální s velkým aplikačním potenciálem zejména při vývoji velkorozměrných hydrostatických ložisek. I když výzkum v oblasti hydrostatických ložisek probíhá již velmi dlouhou dobu a je zřejmé, že existuje celá řada publikací, které se věnují tomu, jak vybrané provozní parametry ovlivňují správnou funkci hydrostatických ložisek, přesto kritická rešerše včetně shrnutí současného poznání v této problematice, kterou diplomant provedl, jasně ukázala na mezeru v poznání. Totiž stále chybí publikace, které by uceleně pojednávaly o vlivu hloubky a tvaru buňky velkého hydrostatického ložiska na tlakové ztráty, nosnost a výšku mazací vrstvy v ložisku. Na základě provedené rešerše diplomant formuluje cíle práce, dvě výzkumné otázky a dvě pracovní hypotézy. Mohu konstatovat, že všechny cíle formulované v této diplomové práci byly splněny. Diplomant získal pomocí modifikace stávajícího experimentálního zařízení DUAL PAD, které se skládá ze zatěžovacího rámu, běžce a dvou hydrostatických kapes a které je k dispozici na Ústavu konstruování FSI VUT v Brně, řadu cenných experimentálních výsledků. Zmiňovaná modifikace spočívala v úpravě geometrie stávajících kapes se čtyř-buňkovou konfigurací na kapsy nové generace s jedno-buňkovou konfigurací, které by měly být vhodnější pro ověření pracovních hypotéz vycházejících ze dvou výzkumných otázek formulovaných ve 3. kapitole diplomové práce. Ve 4. kapitole práce diplomant popisuje metody řešení jak v experimentální rovině, tak v rovině týkající se CFD simulací. Dosažené výsledky z experimentálních měření a z numerických simulací přehledně zpracovává a prezentuje v 5. kapitole a v 6. kapitole tyto výsledky diskutuje, i když řadu skutečností, které byly popsány v kapitole 5, zde zbytečně opakuje. Výsledky se snaží zobecnit v kontextu stanovených hypotéz a formuluje závěry, a to konkrétně nevhodnost použití mělkých buněk s hloubkou na úrovni výšky mazacího filmu, neboť podle dosažených výsledků mělké konfigurace buněk jeví známky zvýšené energetické náročnosti a zvýšené tlakové ztráty. Na základě experimentálních výsledků a výsledků z CFD simulací stanovuje optimální hloubku buňky. Dále uvádí závěr, že modifikace tvaru nemá výrazný vliv (skoro žádný) na zkoumané provozní parametry hydrostatických ložisek. Ukázal rovněž, že hloubka buněk nemá vliv na zahřívání proudícího maziva. Práce má velmi dobrou logickou strukturu a odbornou úroveň. Dosažené výsledky v rámci řešení této diplomové práce byly základem pro sepsání článku do odborného časopisu, jehož manuskript byl oponentovi k dispozici, ale není zřejmé do jakého časopisu a zdali už je článek v této chvíli zaslán do redakce časopisu. K diplomové práci mám několik připomínek: 1. Z pohledu čtenáře by práci prospělo propojení kapitol 5 a 6 v jeden celek. Bylo by to efektivnější bez nutnosti opakovat řadu již zmíněných skutečností. Práce by se tak snadněji četla. 2. Práce je napsána relativně dobrou češtinou, ale v textu se vyskytuje řada gramatických chyb (zejména ve skloňování, shoda podmětu s přísudkem – např. „byly nastíněny doporučení“). Diplomanta bych chtěl upozornit i na nesprávnou terminologii, či nesprávná vyjádření v diplomové práci (např. kinetická viskozita, rovnice popisující tekutiny, konstantní teplota a konstantní hodnota viskozity maziva nejsou z pohledu CFD simulací okrajové podmínky, meshování modelu, fluidní doména, konečnoprvková síť v kontextu výpočtového systému Ansys Fluent). 3. Dovoluji si upozornit diplomanta na nesoulad v prezentovaných rovnicích (str. 33 – energetická rovnice, rovnice (4.5) nekoresponduje s (2.2), rovnice (4.6) je chybně a nekoresponduje s (2.4), nesoulad rovnice (4.8) s rovnicí (2.1), značení hustoty „p“ na str. 36). Byl bych rád, kdyby se k tomu mohl diplomant vyjádřit při obhajobě a uvedl správné tvary příslušných rovnic. 4. V práci je sice uveden seznam použitých zkratek, symbolů a veličin, bohužel je však nedostatečný (zejména u vztahů přebíraných z literatury). Rád bych se tedy diplomanta zeptal, co je f(hG) ve vztahu (4.2) u Richardsonovy extrapolace pro analýzu kvality sítě? Rovněž mi není jasný graf na obr. 4.20. Proč je na svislé ose síla? 5. Předpoklad 2D axisymetrické výpočtové oblasti pro CFD simulace nemusí být dostatečný a možná ani zcela správný. Domnívám se, že tento předpoklad mohl hodně ovlivnit numerické výsledky.

eVSKP id 148733