• Brno University of Technology - Centre of Sports Activities
  • Research centres

  • Pravděpodobně máte vypnutý JavaScript. Některé funkce portálu nebudou funkční.

Final theses


Final thesis detail

Title: Design of microfluidic mixer
Type: Master's Thesis
Year: 2015/2016
Student: Ing. Martin Abrahám
Leader: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.
Opponent: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.
Faculty: Faculty of Mechanical Engineering
Department:
Study branch: Fluid Engineering
Language: Czech
State: Defended (thesis was successfully defended)
Characteristics of thesis dilemmas:
Microfluidic devices are used in medical diagnostics, because they only need tiny amounts the chemicals and blood. From manufacturing and operating point of view it is advantageous to use so called passive mixers. However there is a significant drawback from point of fluid mechanics: laminar flow has very low diffusion compared to diffusion by turbulent eddies.
Objectives which should be achieve:
Not applicable.
Keywords:
Microfluidics, Reynold’s number, laminar flow, active mixing, passive mixing, micromixer, CFD, Fluent, Staggered herringbone mixer
Abstract:
Microfluidic devices are more frequently being used in medicine as they operate with small amounts of test samples, such as blood or reagent chemicals. To work with such substances, effective mixing of the solution is usually required, which emerged as the most challenging problem in microfluidic systems. Due to the minor dimensions of the devices only laminar flow occurs, thus the turbulent eddies do not contribute to the mixing, but only the molecular diffusivity.
Literature:
Karniadakis, G., Beskok, A., Aluru, N.: Microflows and Nanoflows, Springer, 2005
Marschewski, J. et al: Mixing with herringbone-inspired microstructures: overcoming the diffusion limit in co-laminar microfluidic devices, Lab on a Chip,  15, 1923–1933, 2015
Reason for concealment:
Not applicable.

File inserted by student Size Public version
Main document [.pdf] 5.6 MB yes

Classification by leader - doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.:
V návaznosti na svou bakalářskou práci pokračuje student M. Abrahám v oblasti mikrofluidiky se zaměřením na pasivní míchadla. Oblast míchání je v mikrofluidice naprosto klíčová, vzhledem k absenci jiných mechanismů než molekulární difúze. Po ověření neúčinnějšího pasivního míchadla typu herringbone se zaměřil na možné tvarové úpravy a pochopení funkce daných míchadel.
Student pracoval velmi pečlivě a zodpovědně, pravidelně svou práci konzultoval. Předložená práce je po obsahové, grafické i jazykové stránce kvalitní.
Z pohledu vedoucího práce mi ovšem u studenta často chyběla jeho vlastní invence a pokus o interpretaci výsledků, proto práci hodnotím stupněm „B“.

final grade: B

Kritérium hodnocení Známka
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic C

Classification by opponent - doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.:
1.    Úvod

Diplomová práce se zabývá velmi aktuálním tématem – mikrofluidikou. Je zaměřena krom literární rešerše i na výpočtové modelování programem ANSYS Fluent. Následuje rozbor možných úprav a jejich porovnání s ohledem na kvalitu míchání a hydraulické ztráty. Výpočtové řešení se týkalo dvou variant mísiče – herringbone a mísiče ve tvaru písmene Y – větveného mísiče. Autor využívá dostupné literatury a zkušeností s řešením dané problematiky na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana.

2.    Hodnocení

Diplomová práce je po odborné stránce vypracována pečlivě a prokazuje autorovu píli při časově náročném matematickém modelování. Vzhledem k rozsáhlé a velmi podrobné literární rešerši bude práce dobře využitelná pro případné následovníky či studenty, kteří se s touto oblastí teprve seznamují. K lepší čtivosti práce by zejména v biologických a medicínských aplikacích byl vhodný slovník cizích pojmů a výrazů. Navržené úpravy diplomant dobře okomentoval a vzájemně srovnal. Škoda, že nepřesnosti v rozměrech použitých veličin v základních rovnicích hydromechaniky kazí celkový výborný dojem z odvedené práce. Přesto autor odvedl kvalitní práci, která bude zajisté užitečná pro další pokračování v možných návrzích mikromísičů na OFI VK.

K práci mám krom drobných gramatických oprav několik připomínek, které však nesnižují její obsahovou hodnotu:

Str. 17 – Navier Stokesova rovnice obsahuje kinematickou viskozitu ve dvou členech, použité označení ν (ný) je ve vztahu zaměněno za v (vé) a vzhledem k tomu, že kinematická viskozita není ani komentována v popisu rovnice, je toto značně zavádějící. Veličiny tak, jak je autor popsal pro jednotlivé členy neodpovídají – namátkou grad p ani div v nemají rozměr zrychlení.
Str. 18 – pozor na používání velmi dlouhých souvětí, které činí text málo pochopitelným. Věta na 6 řádků je příliš dlouhá a jistě by šla nahradit několika větami kratšími.
Str. 19 – špatná kvalita obrázku přejatého z literatury
Obecně – odkazy na obrázky v textu by měly být ve stejném značení, jako popisky pod nimi. Tedy odkaz na Obr. 5.1 a Obr. 5.2 a ne obrázek 5.1

3.    Závěr

Diplomová práce splnila zadaný cíl a je využitelná pro další práci na OFI VK. Po odborné stránce je práce napsána kvalitně, a proto doporučuji tuto práci k obhajobě.

final grade: A

Kritérium hodnocení Známka
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A

Tip: a short reference to the final thesis is also: https://www.vutbr.cz/en/studies/final-thesis?zp_id=92857

Back to list