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. 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.

2. Eliminace mikroorganismů kavitací

   Kavitace nepředstavuje pouze negativní jev při provozu hydraulických strojů, ale může být pozitivně využita např. při desinfekci vody. Doktorand se zaměří především na mechanické vlivy vedoucí k poškození sinic a bakterií při kavitaci. Vycházet bude z experimentálních zkoušek na kavitační trati odboru fluidního inženýrství V. Kaplana, výpočtového modelování CFD a rozboru Rayleigh-Plessetovy rovnice. Cílem bude popis účinku imploze kavitačních bublin na buňky sinic, resp. bakterií pro různé provozní podmínky a typy kavitačních zařízení.

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

3. Experimentální stanovení dynamických vlastností hydraulických strojů a měřící techniky.

   Stanovení dynamických charakteristik snímačů používaných při měření hydraulických strojů (především snímačů tlaku) je důležité při měření dynamických charakteristik strojů. Student se bude zabývat stanovením přenosů snímačů a následně korekcí měřených údajů na zvolených hydraulických strojích.

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

4. Interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou

   Studium bude zaměřeno na tvorbu matematického modelu vzájemné interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou. Za nenewtonovskou kapalinu bude považována krev, nebo magnetoreologická kapalina. Na základě matematického modelu bude řešeno rychlostní a tlakové pole v jednoduše a vícenásobně souvislých oblastech. Využití výsledků bude jak v oblasti medicíny, tak technice, například při konstrukci speciálních ložisek a ucpávek s magnetoreologickou kapalinou. Součástí řešení bude i experimentální ověření matematického modelu. Řešení bude podporováno projektem č. GA15-06621S „Modelování inteligentních tlumících prvků rotujících soustav využívajících fyzikálních vlastností magnetoreologických kapalin“.

   Školitel: Fialová Simona, doc. Ing., Ph.D.

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. Proudění Newtonovských i Nenewtonovských kapalin v tenkých spárách

   Předmětem práce bude na základě výpočtů zkoumání těsnících spár, statických i rotujících. Bude zkoumáno chování newtonovských a nenewtonovských kapalin. Spáry budou hladké i různě tvarované, ve smyslu šroubových ploch čerpajících do protitlaku, na snížení průtoku spárou a zvýšení objemové účinnosti stroje. Výsledky bude možné aplikovat i na magnetické kapaliny, které mají čím dál větší význam v navrhování kluzných ložisek. Studium bude podpořeno projektem č. TE02000232 „Točivé stroje“.

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

8. 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.

9. Řízení proudu kapaliny v kanálech a korytech

   Při budování vodních elektráren je třeba se zabývat problematikou rovnoměrného nátoku vody k turbínám. Vlivem tvaru kanálu může dojít k tomu, že rychlostní profil před nátokem do turbín je nerovnoměrný. Díky tomu je některá z turbín lépe plněná než ostatní. To může následně ovlivnit jejich výkon a účinnost. Tento problém je možné řešit celkovou změnou tvaru přívodního kanálu, nebo vkládáním žeber. Celková změna tvaru kanálu je omezována územními požadavky. Vkládání žeber může situaci částečně řešit, ale i jejich vliv má své limity a navíc způsobují zúžení kanálu a tím i zvýšení ztrát. Cílem práce je pokusit se najít i jiné možnosti, jak přizpůsobit rychlostní profil požadavkům na nátok do turbín. Jedna z možností k přesměrování proudu je využití vírových struktur. Dále bude posouzena vhodnost stávajících a nových způsobů pro upravení rychlostního profilu. Posuzování bude prováděno na základě numerického modelování proudění v kanálech.

   Školitel: Štigler Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.

10. 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.

11. 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.

12. Vývoj aeračních elementů pro jemno-bublinnou aeraci

    Aktuálním celosvětovým problémem je čištění odpadních vod. Jedním z klíčových čistírenských procesů je aerace. Účinnost vnosu kyslíku do kapaliny je nepřímo úměrná velikosti bublin. Proto je cílem navrhovat aerační elementy tak, aby byly vytvářeny co nejmenší bubliny. Student by matematicky a numericky řešil pohyb bubliny v kapalině. Dále by byly provedeny experimenty se stávajícími aeračními elementy, kde by tvorba bublin byla snímána vysoko rychlostní kamerou a byl by studován způsob a principy vytváření bubliny. Byl by proveden výzkum vlivu smáčivosti povrchu aeračního elementu na tvorbu a velikost bublin.

    Školitel: Štigler Jaroslav, doc. Ing., Ph.D.