ZATLOUKAL, F. Vícefázová CFD simulace spirálního víru v bezlopatkovám vírovém generátoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2022.

Posudek vedoucího

Štefan, David

Student Filip Zatloukal pracoval na tématu, které je dlouhodobě řešeno na našem odboru. Konkrétně se jedná o dynamiku spirálního víru v difuzoru s výskytem kavitace. Jako podklad k provedeným simulacím sloužilo velké množství experimentálních dat a záznamů z rychlokamery. Cílem byla vícefázová simulace zachycující objem kavitace pro různé režimy proudění. Tohoto hlavního cíle bylo dosaženo zejména díky tomu, že se studentovi podařilo vytvořit kvalitní výpočetní síť a následný výpočet. Dále oceňuji vyhodnocení výsledků a jejich srovnání s experimentem. Student pracoval svědomitě, samostatně a pravidelně konzultoval. Výsledky práce přinášejí další poznatky do výše zmíněné problematiky, jak z pohledu samotných vírových struktur, tak z pohledu jejich modelování pomocí CFD. Diplomovou práci doporučuji k obhajobě.

Posudek oponenta

Burda, Radim

Autor se v diplomové práci zabývá CFD simulací vírového copu v bezlopatkovém vírovém generátoru. Úvodní kapitola rešerše je věnována vzniku, zániku a režimům vírového copu. Následně je v kapitole 1.2 shrnut dosavadní výzkum vírového copu v savkách Francisových turbín a na vírových generátorech na univerzitách v Evropě. Tuto část bych určitě vyzdvihl, neb zde autor stručně shrnuje nejdůležitější poznatky a použité modely jednotlivých simulací. Postrádám ovšem vlastní shrnutí, co z uvedených prací plyne, a jak ovlivňují zvolenou metodologii praktické části práce. Poslední část rešerše se zabývá výpočetním modelem turbulence, vícefázovým modelem a kavitačním modelem, které jsou následně využity v praktické části. Až na turbulentní model ovšem opět chybí jakýkoliv komentář či porovnání, proč byly dané modely použity. V praktické části se autor zabývá výpočetně náročnou dvoufázovou simulací vírového copu za použití Reynolds Stress Modelu (RSM) turbulence. Autor dále uvádí, že byly provedeny výpočty pro Realizable k- a RNG turbulentní model, nicméně výsledky z těchto výpočtů nejsou v práci uvedeny a autor pro vysvětlení odkazuje na neexistující kapitolu. Z rešerše je sice nutnost pokročilejšího turbulentního modelu zjevná, nicméně i tak to nepůsobí nejlepším dojmem. Určitě bych vyzdvihl vytvořenou hexahedrální síť v celé doméně, která je pro náročnou dvoufázovou simulaci potřebná. Autor často zmiňuje, že se jedná o konformní síť, nicméně poté sám v kapitole 5 uvádí, že nekonformní sítě jsou propojeny pomocí interfaců. Dále je kvalita sítě poměřována pomocí Aspect Ratio a Skewness, nicméně v tabulce jsou uvedeny pouze jedny hodnoty a není jasné, zda se jedná o hodnoty nejméně kvalitní buňky. Kvalitu sítě by bylo lepší vyjádřit v podobě četnosti jednotlivých hodnot, či vizualizovat kritická místa výskytu nekvalitních buněk. Oceňuji vizualizaci hodnoty y+ s komentářem. Popis okrajových podmínek a nastavení výpočtu je dostatečné, až na popis vícefázového a kavitačního modelu. Zde není jasné, zda byla použita implicitní nebo explicitní formulace, zda bylo zahrnuto povrchové napětí apod. Dále chybí shrnutí konvergenčních kritérií v podobě residuí, či zákonů zachování. Výsledky jsou porovnány s experimentem z literatury [3], kde byl vírový cop zachycen vysokorychlostní kamerou a proběhlo PIV měření rychlosti. Simulace i měření proběhly pro různé konfigurace poměru průtoků tangenciální a axiální větví generátoru. S experimentem byly porovnány časově středované hodnoty tlaků odběrných míst, vírové číslo, střední hodnoty parní fáze, otáčkové frekvence vírového copu a rychlostní pole. Simulace poté nad rámec experimentu přinášejí vyhodnocení tlakových pulzací při rozpadu a určení vírového čísla po délce difuzoru. Porovnávané veličiny odpovídají provedenému experimentu. Opět bych ocenil větší důraz na diskuzi o závěrech plynoucích z výsledků. Dále by určitě prospělo dát větší důraz na kvalitu přiložených obrázků. Legendy obrázků jsou často nečitelné, porovnávání obrázků s různým rozsahem stupnice je značně matoucí a z popisku obrázků není jasné, která varianta je která. Dále by bylo prospěšné provést citlivost výsledků na kvalitu výpočetní sítě alespoň pro jednu konfiguraci, nicméně uznávám, že s ohledem na náročnost prezentované simulace, by toto porovnání zabralo spoustu času. Text obsahuje značné množství hrubek, chybějících slov, vágních výrazů a bohužel občas i úplně nesmyslné věty. Odsazení textu je proměnlivé skrze kapitoly, text je často psán neodbornou formou, obrázky by mohly být kvalitnější, lépe zařazeny do textu a s podrobnějším popiskem. Dále na některých místech chybí uvedení zdroje jako například u porovnání s jednofázovou simulací z práce Ing. Urbana. Bohužel i přes odvedený kus práce, všechny tyto výtky snižují čtivost, profesionální vzhled práce, ale i věrohodnost výsledků. I přes to doporučuji práci k obhajobě a hodnotím známkou C.

eVSKP id 139717