Prezenční studium

4 roky

doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Předseda :
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Milan Kořista, Ph.D.

Cílem doktorského studia v navrhovaném programu je:
• Příprava tvůrčích vysoce vzdělaných pracovníků v oblasti energetického inženýrství a blízce příbuzných strojírenských oborů, kteří budou připraveni pro působení ve výzkumu a vývoji v průmyslových firmách, výzkumných ústavech a organizacích u nás i v zahraničí.
• Umožnit doktorandovi rozvoj talentu k tvůrčím aktivitám a další rozvoj vědecké či inženýrské osobnosti. Zajistit rozvoj jeho schopností zpracovávat vědecké poznatky ve studovaném oboru a oborech souvisejících.
• Absolventi budou schopni samostatné vědecké práce především v oblasti aplikovaného ale také základního výzkumu.
• Doktorand je veden nejen k získání poznatků ve studovaném oboru, ale také k jeho dalšímu rozvoji.
• Zaměření studia je primárně na základní a aplikovaný výzkum v těchto oblastech: návrh, vývoj a provoz energetických a tekutinových strojů a zařízení, spalování, technika prostředí, procesní inženýrství, mechanika tekutin, termomechanika.
• Absolvent má velmi dobré znalosti teorie oboru i moderních přístupů v oblasti výpočtového a experimentálního modelování.
• Absolvent má dovednosti a schopnosti v oblasti publikace a sdílení výsledků VaV v českém a především anglickém jazyce.

• Profil absolventa odpovídá současnému stavu vědeckého poznání v oblasti energetického inženýrství a umožňuje mu další rozvoj výzkumu v dané oblasti.
• Absolvent je tvůrčí osobnost schopná samostatné i týmové vědecké práce, má dostatečné schopnosti pro přípravu, realizaci a vedení VaV projektů.
• Absolvent je schopen přenášet výsledky mezi základním a aplikovaným výzkumem a spolupracovat v multidisciplinárních mezinárodních vědeckých týmech.
• Doktorand během studia získá široké znalosti a dovednosti v oblasti proudění tekutin, přenosu tepla, návrhu a provozu energetických strojů, zařízení a systémů.
• Předpokládá se, že absolventi najdou uplatnění jako VaV pracovníci akademických výzkumných organizacích nebo ve výzkumných ústavech a odděleních aplikovaného výzkumu průmyslových podniků v ČR i v zahraničí a to v řadových i vedoucích pozicích.

Absolvent doktorského studijního programu Energetické inženýrství bude připraven pro samostatnou i týmovou VaV práci v akademickém prostředí, výzkumných organizacích nebo výzkumných odděleních průmyslových firem v oblasti energetiky, jak tuzemských, tak zahraničních.
Absolvent bude mít komplexní pohled na současné výzvy a problémy v oblasti energetiky a bude schopen reagovat analýzou problematiky, návrhem vhodných modelů resp. technických opatření a zařízení. Proto bude vhodným kandidátem nejen na pozice v oblasti VaV, ale také ve veřejné správě, konzultačních firmách nebo manažerských pozicích firem se zaměřením na energetiku.

Viz platné předpisy, Směrnice děkana Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně).

Pravidla a podmínky pro tvorbu studijních programů určují:
ŘÁD STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STANDARDY STUDIJNÍCH PROGRAMŮ VUT,
STUDIJNÍ A ZKUŠEBNÍ ŘÁD VUT,
SMĚRNICE DĚKANA Pravidla pro organizaci studia na fakultě (doplněk Studijního a zkušebního řádu VUT v Brně),
SMĚRNICE DĚKANA FSI Jednací řád oborových rad doktorských studijních programů FSI VUT v Brně.
Studium v DSP se neuskutečňuje v kreditovém systému. Klasifikační stupně jsou „prospěl“, „neprospěl“, u obhajoby disertační práce je výsledek „obhájil“, „neobhájil“.

Na VUT jsou zohledněny potřeby rovného přístupu k vysokoškolskému vzdělávání. V přijímacím řízení ani ve studiu nedochází k přímé či nepřímé diskriminaci z žádných důvodů. Studujícím se specifickými vzdělávacími potřebami (poruchy učení, fyzický a smyslový handicap, chronická somatická onemocnění, poruchy autistického spektra, narušené komunikační schopnosti, psychická onemocnění) je poskytováno poradenství v poradenském centru VUT, které je součástí Institutu celoživotního vzdělávání VUT. Podrobně tuto problematiku řeší Směrnice rektora č. 11/2017 „Uchazeči a studenti se specifickými potřebami na VUT“. Rovněž je vytvořen funkční systém sociálních stipendií, který popisuje Směrnice rektora č. 71/2017 „Ubytovací a sociální stipendium“.

Nově navrhovaný doktorský studijní program Energetické inženýrství vzniká jako nový v rámci institucionální akreditace oblasti vzdělávání „Energetika“. Navazuje na bakalářské vzdělání ve specializacích bakalářského studijního programu Energetika a navazující magisterské studijní programy Energetické a termofluidní inženýrství a Procesní inženýrství. Jedná se o vzdělání kombinující solidní teoretické základy v aplikované mechanice, konstrukci energetických strojů, projekci a provozu energetických systémů, znalosti a dovednosti ve výpočtovém a experimentálním modelování v oblasti energetiky a aplikované mechaniky tekutin a termomechaniky.
V případě uchazečů z jiných fakult nebo vysokých škol je nutné, aby zvládali výše zmíněné disciplíny na úrovni vyučované v těchto programech.

1. Aktivní řízení kavitujícího proudění

   Aktivní řízení znamená cílené ovlivňování proudění se záměrem potlačení nechtěných jevů např. odtržení mezní vrstvy, vzniku vírů apod. Je současným trendem v oblasti letecké nebo automobilové aerodynamiky. Cílem doktorského studia je prozkoumání možností řízeného potlačování kavitace v hydraulických strojích (např. vstřikováním vody) tak, aby bylo umožněno rozšíření jejich provozního pásma. Výzkum bude prováděn za pomoci výpočtového modelování i experimentálně v laboratoři odboru.

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

2. Analýza a matematický popis pohybu a chování kruhových vírových vláken.

   Kruhová vírová vlákna, nebo také vírové kroužky jsou jednou z poměrně stabilních forem existence vírových vláken. Vírové kroužky se v proudící kapalině vyskytují velice často jen je nejsou vidět. Je mnoho experimentů, které ukazují zajímavé chování vírových kroužků. Cílem této práce bude hledat matematické či numerické řešení pohybu vírového kroužku v kapalině. Případně bude řešena vzájemná interakce dvou vírových kroužků.

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

3. Analýza turbulentního rychlostního profilu v trubce mezikruhového průřezu.

   Předmětem výzkumu je turbulentní časově středovaný rychlostní profil v oblasti mezi dvěma souosými válci různého poloměru. Kapalina se pohybuje ve směru osy válců vlivem tlakového spádu. Přičemž se jedná o případ, kdy je poměr šířky mezery vůči poloměru vnějšího válce nezanedbatelný. Cílem je odvodit analytický vztah pro takovýto rychlostní profil. Parametry potřebné pro takovýto analytický vztah budou určeny na základě numerického modelování, případně srovnáním s experimentálními daty. Vše bude provedeno pro řadu hodnot Reynoldsova čísla (Re) tak, aby se daly určit funkční závislosti těchto parametru na Re.

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

4. Digitální dvojče ocelárny jako nástroj energetické optimalizace

   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.

5. Flexibilní energetické zdroje využívající inovativní termodynamické cykly

   Vývoj v oblasti energetického inženýrství se v posledních letech zaměřuje na zvyšování flexibility a účinnosti velkých energetických zdrojů využíváním malých a dynamických kogeneračních jednotek, decentralizovaných energetických zdrojů či systémů využívajících obnovitelné zdroje energie. Téma je zaměřeno na analýzu, modelování a optimalizaci těchto systémů, které využívají inovativní termodynamické cykly s nízkoteplotními zdroji tepla, např. v nadkritickém cyklu s oxidem uhličitým nebo v organickém Rankinově cyklu.

   Školitel: Klimeš Lubomír, doc. Ing., Ph.D.

6. Hodnocení životního cyklu systémů power-to-X v podmínkách moderní energetiky

   Téma se věnuje podrobnému hodnocení perspektivních systémů akumulace elektrické energie založených na technologii power-to-X. Hodnocení bude zaměřeno na celý životní cyklus systémů, jejich realistického porovnání a vytvoření bilančního matematického modelu systémů P2X pro korektní hodnocení efektivnosti jeho využití v rozmanitých energetických aplikacích.

   Školitel: Pospíšil Jiří, prof. Ing., Ph.D.

7. Nové koncepce zavlažování a využití vody v krajině

   Využití vody v krajině se stává v posledních letech palčivým problémem nížinných oblastí. Problémem není vždy nedostatek vody ale zejména její zachycení, skladování a následné využití. Finanční náročnost rozvodů vody k zavlažování by s použitím moderních technik, multifunkčních zařízení a instalace smart čerpadel do potrubních systémů mohla být snížena. Výzkum a řešení by se zabývalo rozborem možností stávajících sítí rozvodů užitkové vody a návrhem nových variant s využitím moderních technologií přepravy a skladování vody.

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

8. Palivové trysky malých turbínových motorů

   Palivové soustavy malých turbínových motorů využívají různé způsoby přívodu paliva do spalovací komory, vyskytují se tak různé konstrukce palivových trysek, např. tlakové vířivé trysky (simplex/duplex), odpařovací trubice, rozstřikové kroužky nebo airblast trysky. Palivové trysky jsou velmi důležitou součástí celé soustavy, jejich správná funkce je nutností pro zajištění dostatečné účinnosti motoru a požadavky kladené na palivové trysky tak jsou velmi vysoké. Palivová soustava musí dodávat přesné a v daném okamžiku potřebné množství paliva do spalovací komory. Důležité je zajistit dobré rozprášení a odpaření paliva a jeho smíchání se vzduchem a to v celém rozsahu otáček (regulačním rozsahu motoru) a zejména při startu. Práce má za úkol provést klasifikaci používaných palivových trysek v turbínových motorech s maximálním tahem do 5000 N (nebo vzletovým výkonem do 600 kW) a dále se zaměřit na detailní popis odpařovacího systému a jeho používaných modifikací. Hlavním předmětem práce je vývoj a zkoušení stávající odpařovací trysky. Doktorand připraví zkušební stend pro provoz trysky, osadí jej potřebnými snímači a bude na něm zkoumat charakteristiky uvedených systémů v daném rozsahu provozních podmínek (např. mapování teplot, zjištění regulačního rozsahu), posoudit jejich vhodnost pro konkrétní účely a systém dále vyvíjet se zaměřením na jeho problematické aspekty. Součástí práce je: technická rešerše a analýza publikovaných technických řešení, jejich systematické porovnání, hodnocení výhod a nedostatků, rozsahu regulačních parametrů a energetických požadavků, popis konstrukčních řešení a jednotlivých částí, rozbor a fyzikální popis jejich funkce, návrh a příprava zkušebního stendu pro provoz trysky, analýza činnosti a orientační výpočet energetické (tepelné) bilance odpařovací trysky Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající nebo podaný projekt. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Práce bude řešena v rámci projektu a ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš. Praktická část práce bude realizována ve zkušebnách PBS a v laboratořích VUT.

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

9. Pokročilé matematické metody pro řešení inverzních úloh přenosu tepla

   V počítačovém modelování mnoha technických aplikací zahrnujících přenos tepla a látky je zapotřebí inverzně charakterizovat termofyzikálních vlastnosti a/nebo počáteční a okrajové podmínky z tepelného chování systému v čase. Téma je zaměřeno na aplikaci pokročilých matematických metod, např. neuronových sítí a umělé inteligence, pro řešení těchto inverzních úloh. Problematika je provázána s aktuálně řešenými projekty (ukládání tepelné energie a výroba oceli) a na související téma je připravován projekt základního výzkumu.

   Školitel: Klimeš Lubomír, doc. Ing., Ph.D.

10. Pokročilé oxidační technologie pro desinfekci vody založené na interakci hydrodynamické kavitace a plazmového výboje

    Synergie hydrodynamické kavitace a plazmového výboje je základem úspěšného zařízení CaviPlasma, jehož myšlenka pochází z odboru fluidního inženýrství. Výkonnost zařízení byla potvrzena při desinfekci vody znečištěné různými biologickými i chemickými kontaminanty. Nicméně zůstává velké množství otevřených otázek týkajících se vzájemného ovlivňování mezi kavitační oblastí a plazmovým výbojem nebo nové nápady na zvýšení efektivity zařízení. Jedná se o velmi atraktivní multidisciplinární téma s vysokým inovačním potenciálem.

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

11. Příprava a spalování kapalných paliv ve spalovacích komorách turbínových motorů

    Energetické nároky leteckých pohonů budou ještě dlouhou dobu vyžadovat zdroje s vysokou energetickou hustotou, tedy zejména turbínové pohony. Rostoucí nároky na ekologii, ekonomiku provozu i výkonové parametry vyžadují kontinuální vývoj těchto zařízení, lepší pochopení a pokročilé řízení procesů, které ovlivňují jejich funkci. Na pracovišti se dlouhodobě zabýváme výzkumem a vývojem trysek pro rozstřik leteckých paliv do spalovacích komor turbínových motorů. Po vyřešení návrhu samotných trysek a mechanické interakce spreje s okolním plynem je nutné se zabývat dalšími fázemi procesu, tedy odpařováním a spalováním tohoto paliva se zahrnutím moderních trendů v turbomotorech, Současnou ambicí je vytvořit pracoviště, které umožní tento výzkum a vývoj pokročilých proudových motorů. Doktorand bude řešit přípravu zkušebního zařízení, provádět na něm experimenty s využitím moderní optické diagnostiky a v kombinaci s CFD simulacemi přispěje k lepšímu pochopení relevantních procesů. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na jeden či více stávajících nebo podaných projektů a je řešeno ve spolupráci s firmou PBS Velká Bíteš. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.

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

12. Radiálně – axiální čerpadlo s protiběžnými koly

    Téma se zabývá řešením vícestupňového čerpadla (radiálně axiálního), kde bude vyřazeno vratné kolo a nahrazeno protirotací dalšího oběžného kola. Toto řešení bude aplikováno na čerpadla nižších rychloběžností, tedy na kola radiálně-axiální.

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

13. Regulované vestavby v savce vírové turbíny

    Oběžné kolo vírové turbíny dává z principiálního návrhu do savky rotující proudové pole. Savka turbíny však zpracuje pouze meridiální složku celkové rychlosti. Regulované vestavby v savce turbíny by mohly zvýšit celkovou účinnost stroje přeměnou obvodové složky rychlosti ve složku meridiální. Cílem práce by bylo zjišťování možností zvyšování účinnosti vírové turbíny výpočtově i pomocí experimentu.

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

14. Renewable Energy Systems for Heating and Electricity Production

    Cílem výzkumu je významně přispět k programu EU pro výzkum a inovace Horizont 2020 v rámci grantové dohody č. 956255, projektu RESHeat (systém obnovitelné energie pro vytápění a výrobu elektřiny v obytných budovách). Výzkum se zaměří na novou integraci a výkon systému vytápění / chlazení sestávajícího ze slunečních FV panelů s chlazením, solárních kolektorů, tepelných čerpadel a možných nových obnovitelných zdrojů energie. Rovněž je třeba vzít v úvahu účinnost skladování tepla a energie v integrovaných systémech. Tyto aktivity budou studovat a rozšiřovat použití metodiky integrace procesů, simulátorů procesů, matematického modelování a dalších pokročilých výpočetních nástrojů pro dosažení cílů projektu. Měly by být integrovány s minimalizací ekologických stop. V závěrečné fázi by měl být výzkum ověřen a demonstrovan na stránkách partnerů projektu.

    Školitel: Klemeš Jiří, prof. Ing. Dr. habil., DrSc., dr. h. c.

15. Separace a čisštění vodíku z odpadních plynů

    Téma je napojené na plánované projekty. Náplň výzkumu a vývoje během doktorského studia bude spočívat v hledání možností získávání čistého vodíku pro další použití. Jako zdroj vodíku budou sloužit odpadní plyny (důlní plyn, koksárenský plyn) nebo plyny generované zplyňováním biomasy.

    Školitel: Baláš Marek, doc. Ing., Ph.D.

16. Snižování koncentrace oxidů dusíku ve spalinách selektivní katalytickou redukcí

    Cílem disertační práce je návrh experimentální jednotky pro zkoušení různých katalyzátorů pro selektivní katalytickou redukci (SCR) oxidů dusíků a následné ověření účinnosti odstranění oxidů dusíků ze spalin pro různé typy katalyzátorů pro různé provozní podmínky. Laboratorní ověření účinnosti dostupných komerčních katalyzátorů pro selektivní katalytickou redukci NOx amoniakem, umožňuje zhodnocení aplikovatelnosti katalyzátorů v konkrétním procesu a získaná kinetická data budou použita pro návrh řešení modelového bloku čištění spalin s důrazem na potenciální budoucí aplikace. Práce bude kombinovat experimentální a teoretické poznatky s požadavky z průmyslové praxe. Obdržené teoretické výsledky budou využity pro řešení výzkumných projektů a případových studií a budou prezentovány na národních a mezinárodních konferencích a publikovány v odborných časopisech.

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

17. Studie dynamiky kavitace vyvolané vírovými strukturami

    Proudění s výskytem vírových struktur je nedílnou součástí provozu většiny hydraulických strojů. Někdy se může jednat o děj chtěný, bez kterého by dané zařízení nemohlo fungovat, jindy se může jednat o děj nechtěný, který naopak může způsobit až fatální následky v provozu daného zařízení. V případě, že je výskyt vírových struktur doplněn o vznik kavitující oblasti (zejména v důsledku lokálního snížení tlaku pod tlak sytých par), tak je tento děj doprovázen významnou dynamikou proudového pole propagující se do celého hydraulického systému. Cílem dizertační práce bude studium výše pospaného jevu s ohledem na detailní popis mechaniky vzniku a projevu kavitujících vírových struktur. K tomu bude využito pokročilého CFD modelování vícefázového proudění a experimentálního měření.

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

18. Studium proudění nemísitelných a vícesložkových kapalin

    Řešení proudění nemísitelných a vícesložkových kapalin. Výzkum kapalin složených ze dvou (nebo více) vzájemně nemísitelných složek je novou, rozvíjející se oblastí. Tyto kapaliny představují nové materiály, které mohou být použity jako maziva, kapalinové ucpávky nebo jako tekutá média v biomechanických zařízeních. Nemísitelné kapaliny se skládají ze dvou (nebo více) kapalných a/nebo pevných složek (kapalina-kapalina nebo kapalina-pevná fáze). Pevnou fázi představují částice dispergované v nosné tekutině. Jejich interakce s vnějším prostředím je ovlivněna jejich chemickým složením, povrchovou úpravou materiálu a může být ovlivněna vnějšími poli. Zkoumání problému nemísitelných tekutin začalo před několika lety a brzy bylo zřejmé, že bude mít velký aplikační potenciál.

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

19. Transformace klasického odstředivého čerpadla pro výhradní chod v turbínovém režimu

    Využití čerpadla jako turbíny má svoje opodstatnění zejména s ohledem na jednoduchost a ekonomičnost realizace malého zdroje elektrické energie. Čerpadla jsou nabízena v širokých řadách pokrývající očekávané provozní parametry pro danou lokalitu. Provoz čerpadla v reverzním chodu má však svoje specifika, se kterými lze dále pracovat tak, že turbínový provoz může být podstatně vylepšen. Tyto úpravy mohou být jednoduše proveditelné, ale i podstatně složitější vedoucí až například k výměně oběžného kola za nově navržené. Cílem dizertační práce bude provedení analýzy možných úprav vytypovaného čerpadla pro provoz v turbínovém režimu a jejich následná verifikace jednak CFD modelem, tak i experimentálně. V potaz bude brána ekonomičnost, proveditelnost a bezpečnost s ohledem na dosažení co největší účinnosti a životnosti v širokém provozním rozsahu.

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

20. Výpočtové modelování fluidní vrstvy spalovacích zdrojů

    V rámci tématu bude řešen popis procesů ve fluidní vrstvě spalovacích zařízení se zaměřením na korektní postihnutí fluidních i termických procesů. Při řešení bude využito numerické modelování využívající metody kontrolních objemů. Získané znalosti umožní vytvořit zpřesněný výpočtový model fluidní vrstvy.

    Školitel: Pospíšil Jiří, prof. Ing., Ph.D.

21. Výpočtový 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 a CFD simulací, která popisuje změnu průměru bubliny v proměnném tlakovém poli. Model bude validován experimentálně v laboratořích odboru na exp. okruhu pro zkoušení kavitační eroze a ve spolupráci s materiálovými inženýry. Předpokládá se spolupráce se spřátelenými zahraničnímu pracovišti.

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

22. Využití fraktální geometrie v mechanice tekutin

    Fraktální geometrie je založena na soběpodobných tvarech velmi často se vyskytujících v přírodě (např. listy rostlin). Nabízí se jejich použití i při návrhu tvarů některých prvků a zařízení pracujících s tekutinami, kde by mohly vést ke snížení tlakových ztrát , tlakových pulzací, případně rozšíření pracovní oblasti nebo zlepšit proces míchání. Výzkum v rámci dizertační práce bude pokračováním prací na odboru již úspěšně zahájených (návrhy fraktálních clon) a bude se opírat jak o výpočtové tak i experimentální modelování.

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

23. Využití materiálů se změnou skupenství (PCM) pro zvýšení účinnosti pracovních cyklů tepelných čerpadel a chladících zařízení

    Cílem je prozkoumat možnosti využití PCM v tepelných cyklech kompresorových tepelných čerpadel a chladicích zařízení za účelem zvýšení energetické účinnosti pracovního cyklu. Možnosti použití PCM budou nejprve prozkoumány pomocí počítačových simulací pracovního cyklu. Nejvhodnější řešení budou ověřena experimentálně na modelovém kompresorovém zařízení.

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

24. 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.

25. Vývoj balonového hořáku

    Předmětem studia je atmosferický plynový vícetryskový hořák užívaný pro balonové létání. Tyto hořáky se vyvíjí pomalými krůčky desítky let a stará a osvědčená koncepce dnes nesplňuje požadavky na komfortní let. Problémové okruhy jsou zejména: omezit kondenzát vody ze vzduchu na trubicích výměníku paliva, černé dohořívání plamene, špatný přístup vzduchu, Snížení sálavého tepla, požadavky na geometrii plamene s ohledem na aplikaci, Snížení hluku Jde o řadu protichůdných požadavků, které vyžadují systematický přístup a dostatečné pochopení problému. V rámci práce bude proveden teoretický rozbor a vytvořen matematicko-fyzikální model procesů včetně experimentálního ověření (popis, identifikace systému) a modelován nejdříve jeden segment hořáku), později případně celý hořák. Při vývoji budou využity experimentální a hlavně simulační metody. Doktorand má za úkol - popsat fenomenologicky relevantní jevy, kvantifikovat relevantní veličiny (měřením, výpočtem) - navrhnout perspektivní řešení s ohledem na efektivitu a technická, ekonomická, legislativní a jiná omezení. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na jeden či více stávajících nebo podaných projektů a je řešeno ve spolupráci s firmou BALÓNY KUBÍCEK spol. s r.o.. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.

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

26. Vývoj metod oxy-fuel spalování a komponent cyklů se záchytem oxidu uhličitého

    Náplň výzkumu a vývoje v rámci doktorského studia bude spočívat ve zkoumání možností separace vzdušného kyslíku pro spalování tuhých paliv.

    Školitel: Baláš Marek, doc. Ing., Ph.D.

27. Vývoj pokročilých sprejových řešení pro zachycování CO2

    Aplikace pro odlučování a čištění plynů, které jsou založené na kapalných sorbentech závisí na účinnosti přenosu hmoty na rozhraní plyn-kapalina. Rozstřik kapalin je častou metodou zvyšování kontaktního rozhraní v procesech, kde dochází k mechanické, tepelné nebo chemické interakci kapaliny s okolním plynem. Bylo navrženo několik typů rozprašovačů (tlakové vířivé a dvou-médiové trysky, multi-otvorovové trysky nebo soustavy s plochým filmem), které jsou instalovány v rozstřikových kolonách zejména pro zachycování CO2 absorpcí pomocí roztoků alkanolaminů nebo čpavku. Maximalizace mezifázového rozhraní je univerzálním primárním požadavkem v problémech přenosu hmoty absorbcí mezi plynem a kapalinou. Atomizér pro sprejové čištění by měl produkovat rovnoměrný sprej s průměrem kapek dostatečně malým, aby co nejvíce zvětšil mezifázovou plochu, a zároveň dostatečně velkým, aby nedocházelo k nadměrnému unášení kapaliny plynem. Dostupná literatura neuvádí informace o tom, jaké metody rozstřiku těmto aspektům nejlépe vyhovují. Bude studováno několik strategií pro rovnoměrnou produkci filmu / kapek a zvýšení přenosu hmoty mezi plynnou a kapalnou fází. Hlavním cílem bude redukce polydisperzního spreje s výběrem nejkonkurenceschopnější atomizační techniky a její další vývoj s využitím modifikace reologie kapaliny (nenewtonské kapaliny, organické přísady). Mezi další možnosti patří zlepšení procesu turbulentního míchání pomocí vnějších sil (indukce ultrazvukového záření, zavíření v rozstřikové věži). Bude studována citlivost procesu zachycování CO2 na výše uvedené aspekty. Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající nebo podaný projekt. Předpokládá se možnost několikaměsíční stáže v zahraničí, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích.

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

28. Vzájemné ovlivnění kmitajícího tělasa a pulsující kapaliny.

    V interiéru hydrulických strojů dochází ke kmitání mechanických čísti a k tlakovým pulsacím v proudící kapalině. Tyto dva jevy nelze od sebe oddělit a je nutno je řešit společně. V současné době je častý přístup ve stanovení přídavných učinků kapaliny na mechanické části. Bude vypracována metodika stanovení těchto vlastností.

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

29. Ztráty při nestacionárním proudění kapalin.

    Při výpočtovém modelování ztrát při nestacionárním průtoku bývá při vypočtu ztrát použit stejný model jako při stacionárním průtoku. Tento postu z hlediska stanovení útlumu je velice nepřesný. Ztráty je možno modelovat pomocí druhé viskozity kapaliny, ale při uvažování vysoké hodnoty stacionární rychlosti by bylo vhodné tento model doplnit o její vliv.

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

30. Zvýšení přenosu tepla konvekcí při kondenzaci par v případě proudění směsí nekondenzujících plynů a par.

    Kondenzace par obsažených v nekondenzujícím plynu vede k zintenzivnění přestupu tepla konvekcí. Téma je zaměřeno na studium tohoto problému, především s ohledem na kondenzaci vodní páry ve výměnících tepla, kterými proudí vlhký vzduch.

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

31. Zvýšení účinnosti dosazovacích nádrží pomocí dodatečných vestaveb.

    Jedná se o aktuální problém, při kterém bude řešeno zvýšení účinnosti dosazovacích nádrží. Dosazovací nádrže jsou součástí procesu čištění odpadních vod. Tyto nádrže jsou umístěné na odtoku z čistírny a slouží k oddělení vloček aktivovaného kalu od čisté vody. U některých nádrží, které jsou aktuálně v provozu, dochází při změně průtoku, vlivem deště, ke značnému úniku kalových částic do odtoku a následně do recipientu. Cílem této práce bude provést modelování vícefázového proudění v dané dosazovací nádrži a navrhnout takové úpravy, které by zvýšili účinnost dosazovací nádrže při vyšších průtocích, kdy dochází ke zvýšenému úniku kalových částic.

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