Tento obor připravuje studenty na samostanou tvůrčí práci v konstrukční praxi a klade důraz na komplexní znalosti, integrování poznatků vědy, techniky a také umění v procesu projektování. Studenti , kteří se soustředí na problémy oblasti procesního inženýrství, jsou vedeni k samostatnosti při řešení vývoje, optimálního vedení, efektivního navrhování a projekce procesů v různých průmyslových oblastech.

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Axiální síla a tlakové pulsace v čerpadle s dvoustranným vstupem.

   U čerpadel s dvoustranným vstupem vznikají při provozu pod optimálním průtokem významné pulsace. Cílem práce bude modelování těchto pulsací.

   Školitel: Habán Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

2. Diskové ztráty odstředivých čerpadel a vodních turbín

   Diskové ztráty představují významnou část celkových hydraulických ztrát především u pomaloběžných hydraulických strojů. Cílem dizertační práce je analytický rozbor vzniku diskových ztrát a studium vlivu tvaru spáry mezi disky rotoru a statoru na jejich velikost, s využitím experimentálního a výpočtového modelování.

   Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

3. Dynamický model vířivého proudění

   Vířivé proudění se vyskytuje v celé řadě technických aplikací (vodní a spalovací turbíny, čerpadla, hořáky, spalovací komory, atd.), přičemž se často projevuje vznikem nestabilit, které způsobují nechtěné tlakové pulzace. Experimentální výzkum této problematiky je poměrně složitý, numerické modelování za pomoci CFD (výpočtové modelování proudění) je velmi časově náročné. Cílem dizertační práce je sestavení tzv. redukovaného modelu (také označovaný jako model nižšího řádu), který je s mnohem menšími výpočetními nároky schopen zachytit podstatné charakteristiky vířivého proudění. Dizertační práce bude vycházet z několikaletého úspěšného výzkumu na Odboru fluidního inženýrství. Téma je velmi vhodné pro absolventy specializace Matematické inženýrství (model bude vytvářen v prostředí Matlab).

   Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

4. Hydrodynamická interakce konstrukčních prvků vodní turbiny

   Při obtékání tuhých a pružných těles kapalinou dochází k vzájemné výměně hybnosti. Jejím důsledkem jsou jednak přídavné účinky tekutiny na těleso ve formě tenzorů přídavné hmotnosti, tuhosti, tlumení a vnější budící síly a momenty. Cílem doktorského studia bude analýza těchto účinků s ohledem na spolehlivost a životnost konstrukce vodního stroje.

   Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.

5. Model kavitační eroze

   Při provozu hydraulických strojů a zařízení může docházet ke kavitaci, tj. lokálnímu vzniku bublinek páry v oblastech nízkého tlaku. Při následné kondenzaci (kolapsu) bublinek jsou generovány výrazné tlakové impulzy, které způsobují poškození obtékaného povrchu. Cílem doktorského studia je vytvoření popisu chování bublinek páry a následně předpovědi míst poškození a její intenzity, tedy tvorba tzv. modelu kavitační eroze. Model vychází především z numerického řešení Rayleigh-Plessetovy rovnice, která popisuje změnu průměru bubliny v proměnném tlakovém poli. Téma je velmi vhodné pro absolventy specializace Matematické inženýrství (tvorba modelu v prostředí Matlab).

   Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

6. Optimalizace AWSJ (abrazivního vodního suspenzního paprsku) pro řezání kompozitních materiálů

   Cílem práce je optimalizovat parametry abrazivního vodního suspenzního paprsku pro řezání kompozitních materiálů s ohledem na řezný výkon a nebezpečí vytváření trhlin v kompozitním materiálu a jeho delaminace. Bude stanovena závislost rychlosti abrazivních částic na výstupu z trysky na tlaku a koncentraci abraziva, vliv provozních parametrů paprsku a typu abrazivního materiálu na řezný výkon. Rovněž bude řešena otázka použití vhodných přísad na bázi polymerů ke zvýšení řezných schopností AWSJ.

   Školitel: Habán Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

7. Rotující odtržení v odstředivém čerpadle

   Rotující odtržení se objevuje v mimooptimálních provozních bodech práce odstředivého čerpadla. Výrazně ovlivňuje dynamiku čerpadla i jeho provozní charakteristiky. V případě reverzních čerpadlových turbín má významný vliv na stabilitu provozní charakteristiky a omezení provozní oblasti. Především s využitím numerického modelování (CFD) budou sledovány podmínky vedoucí ke vzniku rotujícího odtržení a následně dynamika odtrženého proudění.

   Školitel: Rudolf Pavel, doc. Ing., Ph.D.

8. Tlakové pulsace způsobené rotujícím odtržením v tekutinovém stroji

   Rotující odtržení způsobuje dynamické děje při provozu čerpadel, turbo cirkulátorů a vodních i plynových turbín pracujících v mimo optimálním provozním bodě. Cílem práce bude systém modelovat a stanovit stabilitu provozu s ohledem na výtlačný systém.

   Školitel: Habán Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

9. Vírová turbína se stochastickými lopatkami

   Oběžné kolo vírové turbíny bude mít navrženy oběžné lopatky na dva návrhové body. Jedna sada lopatek bude navržena na první návrhový bod, druhá na bod druhý. Vzájemná interakce těchto lopatkových systémů bude cílem vývoje nového typu vírové turbíny.

   Školitel: Haluza Miloslav, doc. Ing., CSc.

10. Využití metodiky zpracování obrazu při měření fluidních jevů

    Práce bude zaměřena na digitální zpracování videa měřených hydraulických dějů. Bude se jednat především o sledování kavitace, vstupních vírů a podobných jevů kde lze využít měření pomocí vysokorychlostní kamery.

    Školitel: Habán Vladimír, doc. Ing., Ph.D.

11. Vztah mezi užitečným výkonem a disipační funkcí u bezlopatkových čerpadel a vodních turbin

    V medicínské technice se využívají disková čerpadla. Síly přenášené na kapalinu závisí na smykových napětích. Jejich hodnota je směrodatná pro degradaci krevních elementů. Proto je nutno optimalizovat hodnotu smykových napětí, vzhledem k disipaci mechanické energie. Podobný problém je i vodních turbin, kde funkci lopatek nahrazují síly, vyvolané smykovým napětím. Cílem studia je tedy optimalizace výkonu, přenášeného na kapalinu smykovými napětími, vzhledem k hodnotě disipační funkce. Projekt bude podporován specifickým výzkumem na FSI. Experimenty budou zajišťovány v laboratoři Odboru fluidního inženýrství V. Kaplana.

    Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.