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. Martin Hartl, Ph.D.

1. Integrované řešení jednotky „waste-to-energy“

   Cílem disertační práce je vyvinutí a aplikování účinného systémového přístupu pro praktický integrovaný návrh, resp. řešení jednotky „waste-to-energy“ pro termické zpracování zejména plynných odpadů a srovnání a vyhodnocení obdržených výsledků s obdobnými parametry provozované průmyslové technologie standardního (tj. neintegrovaného) provedení. Práce bude kombinovat teoretické matematické poznatky s požadavky z průmyslové praxe a s dostupnými experimentálními, resp. provozními poznatky. Důraz bude přitom kladen na srozumitelnost a praktickou aplikovatelnost vytvořených integračních technik, resp. postupů do průmyslové praxe. Obdržené teoretické výsledky budou využity pro řešení případových studií a budou prezentovány na národních a mezinárodních konferencích a publikovány v odborných časopisech. Budou řešeny tyto body: • Seznámení se s problematikou integrace procesů a jejími současnými možnostmi • Formulování účinného systémového přístupu pro praktický integrovaný návrh, resp. řešení jednotky „waste-to-energy“ • Aplikování vyvinutého přístupu na konkrétní případ jednotky „waste-to-energy“ a srovnání výsledků tohoto nového integrovaného řešení s parametry provozované průmyslové technologie standardního (tj. neintegrovaného) provedení • Interpretace dosažených výsledků Zájemce by měl mít alespoň předchozí orientační zkušenost se specifickou problematikou řešení procesů „waste-to-energy“ a také elementární povědomí o problematice integrace procesů, být motivovaný pro práci ve výzkumu a schopnost rychle se orientovat v nové problematice (dobré předchozí studijní výsledky).

   Školitel: Jegla Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

2. Moderní integrované systémy pro zpracování nebezpečného zdravotnického odpadu

   Zdravotnické odpady, jejichž produkce v České republice činí přibližně 40 kt/rok, jsou v současné době zpracovávány v několika specializovaných zařízeních. Vzhledem k poměrně vysoké kalorické hodnotě těchto odpadů je možné vhodnými postupy z těchto odpadů získat značné množství energie. Tuto energii lze dále efektivně využít a snížit tak spotřebu fosilních paliv. Cílem dizertační práce je posouzení podmínek komplexního hospodaření v rámci zařízení na energetické využití zdravotnických odpadů pro dosažení maximálního využití produkované energie v rámci vlastního provozu zařízení, v areálu producenta odpadů, případně začlenění jednotky do systému zásobování teplem.

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.

3. Pokročilé optimalizační modely v oblasti oběhového hospodářství

   Cílem disertační práce je vytvoření pokročilých matematických modelů pro podporu plánování v odpadovém hospodářství zohledňující udržitelný přechod na cirkulární ekonomiku (oběhové hospodářství). Součástí bude komplexní návrh systémů pro efektivnější nakládání s odpady. Práce bude kombinovat teoretické matematické poznatky s požadavky z průmyslové praxe. Jednou z hlavních potenciálních implementací výsledků práce bude vytvoření robustního řešení pro problematiku snižování zátěže plastového odpadu v oceánech. Důraz bude kladen na vhodnou softwarovou implementaci a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Vzniklé modely budou využity pro řešení případových studií a budou prezentovány na národních a mezinárodních konferencích a publikovány v recenzovaných odborných časopisech. Postup řešení: • Seznámení se s problematikou oběhového hospodářství a faktory, které je ovlivňují. • Nastudování vhodných matematických metod. • Sestavení modelů kombinujících teoretické poznatky s reálnými požadavky. • Vhodná softwarová implementace modelů. • Interpretace výsledků.

   Školitel: Stehlík Petr, prof. Ing., CSc., dr. h. c.

4. Predikce vzniknu vibrací vlivem proudění

   Výzkumné téma reflektuje potřebu předcházet vzniku vibrací, které mohou ohrozit životnost zařízení a jejich provozní vlastnosti. Stále častěji jsou využívány numerické simulace k predikci dějů, jež mohou během provozu zařízení nastat a jedním z možných projevů je i vznik vibrací vlivem dynamických dějů v proudící tekutině. Vyvstává zde zásadní otázka, zde je možné takovéto děje s momentálně dostupnými nástroji predikovat a s jakou přesností. Cílem práce bude vývoj nástroje pro hodnocení účinků dynamiky tekutin na pevné struktury a validování výpočtů s experimentálními daty. Práce bude zahrnovat výpočty v oblasti CFD, tvorby modelů a výpočty z oblasti Fluid-Structure Interaction (FSI), zpracování signálu a transformaci z časové domény do frekvenčního spektra pro prostorová data. Uvedené řešení bude univerzálně použitelné pro různé oblasti vibro/aero akustiky. Doktorand bude pracovat na následujících oblastech: • Tvorba CFD modelu pomocí nástrojů ANSYS • Řešení FSI úloh – propojení proudění a interakce s pevnými tělesy • Validace vypočtených dat s měřením a zpracování časových řad Důraz bude kladen na spolupráci s průmyslovými partnery, se kterými bude cílem realizovat společný výzkumný projekt. Zájemce by měl mít zkušenost s výpočtovou dynamikou tekutin (CFD), být motivovaný pro práci ve výzkumu a schopnost rychle se orientovat v nové problematice (dobré předchozí studijní výsledky).

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

5. Rotační bubnové sušení a kalcinace partikulárních látek - experiment a modelování

   Práce bude zaměřena na analýzu a modelování procesů v rotačních sušárnách a kalcinačních pecích. Součástí práce bude provádění měření, statistické vyhodnocování dat a zpracování dat pro validaci simulačních programů. Pozornost bude věnována také konstrukčnímu řešení experimentálních zařízení a měřících postupů, preciznímu řízení procesu a monitorování okrajových podmínek. Modelování procesů v rotační bubnové sušárně a kalcinační resp. sintrovací peci má k sobě velmi blízko a cílem práce bude proto univerzální model pro tato zařízení.

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

6. Simulace fotobioreaktorů

   Účelem práce je zapojení studenta do vývoje vlastních (in-house) simulačních modelů, a to v rámci startujícího grantového projektu. Cílené pěstování mikrořas pro inovativní výrobu různých produktů s vysokou přidanou hodnotou je novým trendem ve vývoji biotechnologií. Optimalizace životního prostředí těchto mikroorganismů vyžaduje kromě jiného schopnost predikovat jejich růst v závislosti na vlastnostech prostředí, které zahrnují řadu parametrů jako např. dostupnost živin či světelné podmínky. Modely pro takové aplikace je nicméně třeba teprve vyvinout. Doktorand bude pracovat na následujících úkolech: • Tvorba CFD modelu pomocí nástrojů ANSYS • Popis vývoje populace mikrořas • Popis interakce mikrořas se světelným zářením Nadstandardní podmínky, které jsou pro zájemce o toto téma připraveny, zahrnují kromě zajímavých platových podmínek práci ve zkušeném týmu s přátelskou atmosférou a spolupráci s akademickými i průmyslovými partnery. Zájemce by měl mít zkušenost s výpočtovou dynamikou tekutin (CFD), být motivovaný pro práci ve výzkumu a schopnost rychle se orientovat v nové problematice (dobré předchozí studijní výsledky).

   Školitel: Jegla Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

7. Šíření reakčních front při hoření pevného paliva

   Účelem práce je zapojení studenta do vývoje vlastních (in-house) simulačních modelů, a to v rámci startujícího grantového projektu. Výroba energie z biomasy, fosilních paliv i odpadů často využívá tradiční a osvědčenou technologii roštového spalování. Vzrůstající tlak na snižování emisí zároveň nutí výrobce, aby hledali nová technická řešení pro zvýšení své konkurenceschopnosti. Klíčem k inovacím a zvýšení prestiže výrobců jsou výpočtové simulace, nicméně modely pro tuto technologii se teprve vyvíjejí. Doktorand bude pracovat na následujících úkolech: • Tvorba CFD modelu pomocí nástrojů ANSYS • 2D a 3D modelování reakčních front • Popis přenosu tepla uvnitř vrstvy paliva • Popis interakce paliva s primárním vzduchem a spalovací komorou Pro zájemce o toto téma jsou připraveny zajímavé platové podmínky, podpora zkušeného týmu s přátelskou atmosférou a spolupráce s průmyslovými partnery. Zájemce by měl mít zkušenost s výpočtovou dynamikou tekutin (CFD), být motivovaný pro práci ve výzkumu a schopnost rychle se orientovat v nové problematice (dobré předchozí studijní výsledky).

   Školitel: Hájek Jiří, doc. Ing., Ph.D.

8. Výpočtové modelování zanášení procesních a energetických zařízení

   Cílem disertační práce je vytvoření pokročilých matematických modelů pro výpočtové modelování vybraných mechanismů zanášení vyskytujících se v procesních zařízeních. Práce bude kombinovat teoretické matematické poznatky s požadavky z průmyslové praxe a s dostupnými experimentálními a provozními poznatky. Důraz bude přitom kladen na implementovatelnost vytvořených modelů do systémů výpočtové dynamiky tekutin (CFD) a nasazení dostupných výpočetních kapacit. Vzniklé modely budou využity pro řešení případových studií a budou prezentovány na národních a mezinárodních konferencích a publikovány v recenzovaných odborných časopisech. Budou řešeny tyto body: • Seznámení se s problematikou matematického modelování zanášení v procesních a energetických zařízeních a implementačními možnostmi systémů CFD • Sestavení matematických modelů vybraných mechanismů zanášení kombinujících teoretické poznatky s reálnými požadavky a experimentálními poznatky • Implementace, resp. tvorba CFD modelů pomocí nástrojů ANSYS • Interpretace dosažených výsledků Zájemce by měl mít zkušenost s výpočtovou dynamikou tekutin (CFD), být motivovaný pro práci ve výzkumu a schopnost rychle se orientovat v nové problematice (dobré předchozí studijní výsledky).

   Školitel: Jegla Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.