Detail oboru

Konstrukční a procesní inženýrství

FSIZkratka: D-KPIAk. rok: 2018/2019Zaměření: Technika prostředí

Program: Stroje a zařízení

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 1.1.1999Akreditace do: 31.12.2020

Garant

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Časový tepelně bilanční model ocelárny

    Předmětem vývoje komplexní model celého procesu ocelárny tj. od elektrické pece přes sekundární metalurgii až po plynulé odlévání tj. po stránce toku materiálu. S cílem simulovat a optimalizovat celý proces. Předpokládá se použití software MATLAB/Simulink a SimEvent.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

  2. Dynamické chování primární zóny tuhnutí při plynulém odlévání oceli

    Předmětem práce bude komplexní 3D model řešící tuhnutí oceli v krystalizátoru/formě zahrnující přenos tepla vedením, konvekcí a radiací a přenos hmoty. Předpokládá se využití software COMSOL Multiphysics a OpenFOAM.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

  3. Inteligentní mobilní měřicí systém pro techniku prostředí

    Téma je změřeno na vývoj moderního měřicího systému postaveného na hardware a software firmy National Instrument. Zejména se jedná o využítí možnosti realtimových operačních systémů a techniky FPGA.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

  4. Model tepelně aktivované stavební konstrukce s akumulací tepla při změně skupenství látky

    Cílem je vytvořit model tepelně aktivované stavební konstrukce s akumulací tepla při změně skupenství látky. Konstrukce bude aktivována pomocí kapalné teplonosné látky. Ověření modelu bude provedeno experimentálně.

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

  5. Nové technologie pro řízenou akumulaci tepla a chladu

    Cílem je se zabývat vývojem a ověřením technologií pro řízenou akumulaci tepla a chladu zejména v materiálech se změnou fáze případně kombinací více technologií. Pro ověření technologií vyvinout matematické a fyzikální (experimentální) modely, jejich výsledky budou využity pro návrh a optimalizaci řídicích algoritmů pro řízení zásobníků.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

  6. Solární větrání

    Předmětem je využití solární energie pro větrání v budovách, případně také dopravních prostředcích. Cílem je vytvořit simulační model autonomního větracího zařízení poháněného solární fotovoltaikou, včetně ukládání elektrické energie. Model bude implementován v prostředí MATLAB případně Modelica nebo jako type v simulačním nástroji TRNSYS.

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

  7. Stabilizace teploty proudící tekutiny využitím akumulace tepla při změně skupenství látky

    Předmětem je stabilizace teploty proudící tekutiny využitím akumulace tepla při změně skupenství látky. Výzkum bude prováděn experimentálně a pomocí numerických simulací. Experimenty budou realizovány na existující měřicí trati s využitím existujícího vybavení pro sběr dat.

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

  8. Ukládání tepla a chladu se vzduchem jako teplonosnou látkou

    Cílem je vytvořit simulační model zásobníku tepla a chladu na bázi materiálů se změnou skupenství (PCM). Bude uvažován zásobník obsahující kontejnery naplněné PCM, okolo kterých proudí vzduch jako teplonosná látka. Následně bude tepelný model zásobníku propojen s vhodným optimalizačním algoritmem za účelem stanovení optimálního uspořádání zásobníku pro zadanou tepelnou kapacitu zásobníku a hmotnostní tok teplonosné látky.

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

  9. Vývoj algoritmů pro řešení úloh přenosu tepla a hmoty s fázovými a strukturálními změnami využívající možností GPU

    Téma je změřeno na vývoj numerických algoritmů primárně určených pro řešení úloh přenosu tepla s fázovými přeměnami s využitím vysoké paralelizace kódu. Pro řešení by se měli plně využít možnosti speciálních grafických procesorových jednotek TESLA. Předpokládá se použití MATLABu a jazyka C++. Algoritmy mohou být orientovány na sítové metody (např. metoda kontrolních objemů) nebo i bezsítové metody.

    Školitel: Štětina Josef, prof. Ing., Ph.D.

  10. Výzkum systémů pro zajištění optimální kvality prostředí v kabině automobilu.

    Moderní ventilační systémy kabin automobilů musí dopravit správné množství vzduchu do vhodných oblastí kabiny a přitom nerušit pasažéry hlukem ani nadměrnou rychlostí proudění. Doktorská práce se zaměří na výzkum metod pro experimentální ověřování při vývoji ventilačních systémů v kabině automobilů v kombinaci s metodami výpočtové mechaniky tekutin (CFD) při současném snižování nároků na spotřebu energií.

    Školitel: Jícha Miroslav, prof. Ing., CSc.

  11. Výzkum vnitřního proudění a spreje u nových modifikací tlakových vířivých trysek s obtokem

    Motivace a cíle Tlakové vířivé trysky s obtokem (TVTsO) jsou neprávem opomíjené zařízení vhodné pro rozprašování kapalin pro specifické, dnes vyžadované podmínky, např. pro velký rozsah průtoků, nízké tlaky, vysokou viskozitu kapalin nebo velmi nízké průtoky. TVTsO jsou mnohem méně prozkoumané než trysky simplexní, a to zejména v aplikačně relevantních podmínkách (teploty a tlaky blízké spalovací komoře, příčné nebo souproudé proudění). Kvantifikace a charakterizace geometrických a kinematických charakteristik rozhraní mezi plynem a kapaliny během procesu tvorby spreje zůstává významnou výzvou při zkoumání vnitřního proudění, výtoku a tvorby kapalného filmu a primární / sekundární atomizace. Současný pokrok v optických diagnostických metodách i v CFD (computational fluid dynamics) simulacích umožňují kvalitativní zlepšení našich znalostí. Experimenty prováděné za takto specifických podmínek budou vyžadovat úpravu současné experimentální infrastruktury a zlepšení nastavení optických diagnostických systémů spolu s vývojem a validací nových metodik pro analýzu dat a charakterizaci proudění směsi kapalina-plyn. Cílem doktorského studia je objasnit procesy u TVTsO pro použití v spalovacích turbínách a vysvětlit vliv reálných podmínek na vývoj spreje. Doktorand se zaměří na několik hypotéz, u nichž nelze nalézt žádné dostupné údaje, jsou nedostatečné, nebo různí autoři poskytují protichůdné závěry: - Vnitřní uspořádání a tvar konvergentní části vířivé komory mají vliv na vnitřní tok a tvorbu kapalného filmu za tryskou. - Přítomnost vnějšího příčného / souproudého proudění vyvolává turbulence a ovlivňuje délku primárního rozpadu kapaliny a výslednou kvalitu spreje. Přístupy a metody Doktorand využije stávající know-how a metody vyvinuté v laboratoři sprejů. Proudění plynu a kapaliny a jejich rozhraní budou vizualizovány vysokorychlostní kamerou, fotogrammetrickými metodami a PIV algoritmy. Proudové pole uvnitř trysky a v kapalném filmu bude zkoumáno pomocí tzv. vložených částic, přičemž se použije několik předpokladů a zjednodušení. Kombinace trajektorie pohybu částic a modelových předpokladů umožní plně popsat jejich kinematiku částic a sledováním souboru částic bude odhadnuto vnitřní proudění a popsáno proudové pole. Dopplerovské metody poskytnou přímé kvantitativní údaje o rychlosti a velikosti částic. Pokročilé experimenty v kombinaci s metodami výpočtové mechaniky proudění (CFD) a analytickými přístupy budou použity k zjištění vlastností vnitřního toku a spreje a umožňují lepší pochopení vazby mezi rychlostí rozhraní a geometrií. Poznámka: Experimentální vybavení je k dispozici na pracovišti odboru Termomechaniky a techniky prostředí EÚ FSI. Po dobu svého studia bude student zapojen do výzkumných projektů specifického výzkumu, projektů základního výzkumu Grantové agentury České republiky apod.

    Školitel: Jedelský Jan, doc. Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

Studijní plán oboru není zatím pro tento rok vygenerován.