Bachelor's Thesis

Study of vortical structures generated by a swirl generator

Final Thesis 8.64 MB

Author of thesis: Ing. Michaela Kurková

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: Ing. Ondřej Urban, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. František Pochylý, CSc.

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the study of vortical structures generated by a swirl generator. The theoretical part is focused on the description of experimental and numerical studies of the vortex rope phenomenon. This part also includes a brief overview of vortex identification methods. The second part is dedicated to the study of vortical structures captured by CFD simulations. The vortex identification methods are compared on an example of the vortex rope.

Keywords:

Vortex rope, swirl generator, swirling flow, flow visualization

Date of defence

15.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka začala obhajobu krátkou prezentací výsledků své práce. Následně vedoucí a oponent bakalářské práce přečetli své posudky. Poté komise položila několik dotazů týkajících se řešené problematiky: Co znamená pojem vírový cop? - zodpovězeno Jaká podobnostní kritéria jsou nejvhodnější pro popis vírového copu? - zodpovězeno Jak je definovaný vír rychlosti? - zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B3S-P)

Field of study

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. František Pochylý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. (člen)
Ing. Roman Klas, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jan Čermák, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Urban, Ph.D.

Studentka M. Kurková se v rámci své bakalářské práce zapojila do výzkumu dynamiky tzv. vírového copu probíhajícího na Odboru fluidního inženýrství V. Kapalna. Pracovala aktivně po celý rok a nad rámec povinností se navíc zúčastnila několika experimentů. Je třeba vyzdvihnout obrovské množství po teoretické a praktické stránce zvládnuté problematiky čítající teorii vířivého proudění, metody identifikace vírů, základy numerických výpočtů na nestrukturované síti a práci se softwary ParaView a Blender včetně základů tvorby vlastních skriptů v Pythonu. Neváhala se pustit i do témat, která svou náročností vysoce převyšují záběr bakalářského studia, jako jsou Ljapunovovy exponenty v konečném čase a Mz kritérium. V rešeršní části jsou shrnuty podstatné výzkumné projekty publikované v literatuře. V praktické části bylo provedeno několik zajímavých vizualizací, které pěkně ilustrují charakter proudění ve vírovém generátoru a jeho závislost na intenzitě zavíření kvantifikované pomocí vírového čísla ve zvoleném řezu. Díky využití Blenderu bylo dosaženo krásně vypadajících vizualizací založených na objemovém renderování, které svou vypovídací hodnotou převyšují výsledky z dostupné literatury, kde je vírový cop (příp. oblast zpětného proudění) znázorňován pouze pomocí izoplochy. Zmíněné Ljapunovovy exponenty a Mz kritérium podle mých znalostí dosud nebyly na vírový cop aplikovány. I po formální stránce je zpracování příkladné. Autorka mu věnovala velkou péči, zapracovávala všechny připomínky a věnovala pozornost i drobnostem. Bakalářská práce svou kvalitou převyšuje i mnohé práce diplomové, přináší nové výsledky a bude do budoucna velice přínosná. Tuto zcela výjimečnou práci s radostí doporučuji k obhajobě a po úspěšném obhájení navrhuji hodnotit ji známkou A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky 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
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Předložená bakalářská práce je zaměřená na analýzu vírových struktur, zejména v savce vodních turbín. Má mimořádně vysokou úroveň, jak po obsahové, tak stylistické stránce. Studentka musela nastudovat velmi obtížné partie, využívající tenzorového počtu a prostudovat množství zahraniční literatury. Výsledkem velmi zdařilé literární rešerše, byla analýza kritérií pro popis vírových struktur, popis softwaru k post procesingu CFD výpočtů a studium výsledků CFD simulací. Autorka bakalářské práce se neomezila pouze na popis známých metod, ale snažila se vystihnout jejich princip na základě definovaných kritérií. Z jejího popisu je zřejmé, že dobře porozuměla  jejich principu a v budoucnu, například při řešení diplomové práce bude schopna formulovat vlastní kritéria pro analýzu vírových struktur a navrhovat opatření ke snížení jejich negativních účinků.
Bakalářská práce je po obsahové stránce velmi bohatá a nabízí nové pohledy na analýzu nestacionárních vírových struktur. Bude velmi dobrým podkladem pro další výzkum v oboru.
Doporučuji diplomovou práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky 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
Display more

Grade proposed by reviewer: A