Kavitace na mikrofluidické clonce
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá kavitujícím prouděním v mikroměřítku, což je oblast, ve které je tento jev stále nedostatečně popsán. Mikrofluidika je zároveň obor zažívající dramatický vzestup v řadě biochemických aplikací, což podtrhuje relevantnost výzkumů tohoto typu. V teoretické části práce byla kavitace podrobně charakterizována. V praktické části bylo navrženo a vyrobeno vlastní mikrofluidického zařízení s kavitační clonkou. Pro tento návrh bylo využito programu ANSYS. Na navrženém mikročipu byl proveden experiment, jehož cílem bylo pozorovat na clonce kavitující proudění. Toto měření proběhlo v mikrofluidické laboratoři na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana. Vzhledem k neúspěchu experimentu byl sestaven CFD model dvoufázového kavitujícího proudění. Závěry práce byly sestaveny z poznatků při měření a z výsledků modelace.
This diploma thesis deals with cavitation flow in the microscale, which remains an area with a lack of sufficient description of this phenomenon. At the same time, microfluidics is a field experiencing a dramatic rise in numerous biochemical applications, which underlines the relevance of researches of this type. In theoretical part of the thesis, cavitation was described in detail. In the practical part, a microfluidic device with a cavitation orifice was designed and manufactured. The ANSYS program was used for this design. An experiment was performed with the designed microchip, the aim of which was to observe a cavitating flow on the orifice. This measurement took place at the microfluidic laboratory at Victor Kaplan Department of Fluid Engineering. Due to the failure of the experiment, a CFD model of two-phase cavitation flow was built. The conclusions of the thesis were compiled from the findings of measurement and the results of modeling.
This diploma thesis deals with cavitation flow in the microscale, which remains an area with a lack of sufficient description of this phenomenon. At the same time, microfluidics is a field experiencing a dramatic rise in numerous biochemical applications, which underlines the relevance of researches of this type. In theoretical part of the thesis, cavitation was described in detail. In the practical part, a microfluidic device with a cavitation orifice was designed and manufactured. The ANSYS program was used for this design. An experiment was performed with the designed microchip, the aim of which was to observe a cavitating flow on the orifice. This measurement took place at the microfluidic laboratory at Victor Kaplan Department of Fluid Engineering. Due to the failure of the experiment, a CFD model of two-phase cavitation flow was built. The conclusions of the thesis were compiled from the findings of measurement and the results of modeling.
Description
Citation
BOHUNSKÝ, T. Kavitace na mikrofluidické clonce [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fluidní inženýrství
Comittee
doc. Ing. Sylva Drábková, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
Ing. Zdeněk Franc, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-17
Defence
Student seznámil komisi s diplomovou prací Kavitace na mikrofluidické clonce. Představil hlavní oblasti použití a nasazení mikrofluidických systémů. Popsal hlavní zákony mechaniky tekutin s ohledem na výše zmíněné systémy. Uvedl také hlavní problémy těchto tekutinových systémů. V diplomové práci navrhl tzv. CFD čip a realizoval příslušnou simulaci. Popsal experiment realizovaný na nově navrženém CFD čipu a problémy spojené s jeho dokončením, na které zcela nedošlo vzhledem k blížícímu se termínu SZZ. Po dohodě s vedoucím práce byly voleny náhradní závěry práce. Uskutečnil dvoufázový model proudení.
Oponentem práce byl dotazován na možnosti uskutečnění tvarové optimalizace. Zdůvodnil proč k tvarové optimalizaci nemohlo dojít. Byl dále dotazován na možnosti výroby mikrofludických clonek na území ČR a dotaz zodpověděl. V další otázce popsal nastavení CFD řešiče a nastavení příslušných simulačních modelů. Objasnil důvod nasazení turbulentního modelu proudění. Nebyl zcela správně schopen zvolit příslušný simulační model s ohledem na kavitaci v systému. Představil možnosti dalšího rozvoje uvedené diplomové práce. Zmínil např. možnosti odstraňování respektive detekce estrogenu z vody.
Komisí byl tázán na možnosti dalšího srovnání CFD simulace a experimentu s ohledem na drsnost povrchu. Vysvětlil důvody, proč k danému posouzení nedošlo. Na dotaz popsal použitý průtokoměr pro dané podmínky a metodu měření průtoku. Byl také tázán na velikost pracovního tlaku v systému a jeho volbu. Dotaz v zásadě zodpověděl. Byl tázán na oscilace v systému. Dotaz zodpověděl.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení