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 proudění se silnými vírovými strukturami

   V mimooptimálních provozních režimech lopatkových strojů se vyskytují silné zavířené struktury (např. vírový cop v sací troubě vodní turbíny, vstupní recirkulace na sání čerpadla), které zhoršují provozní parametry (nižší účinnost, nestabilita charakteristiky, vznik kavitace, tlakové pulzace, atd.). Jednou z perspektivních možností potlačení je využití aktivního řízení na bázi vstřikování kapaliny. Cílem dizertační práce je prozkoumání těchto možností s využitím výpočtových simulací i experimentálního modelování.

   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 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. Fyzikální sanitace osiv jako ochrana před houbovými patogeny a škůdci

   Dizertační práce se věnuje vysoce aktuální tématice fyzikální sanitace osiv s cílem ošetřit osiva a vytvořit nebo prohloubit jejich ochranu před houbovými patogeny a různými druhy škůdců. V oblasti moderního ekologického a udržitelného zemědělství dochází k odklonu od používaných technik moření osiva a celkově používání chemických preparátů pro ošetření osiva. Evropská legislativa v současné době omezuje počet účinných látek pro ošetřování rostlin obecně, a platí to i pro účinné látky využitelné jako komponenty mořidel. Možnou náhradou chemických metod ošetření osiva jsou fyzikální metody, mezi které patří např. i termická sanitace, která je primárně zvažovanou metodou pro svojí relativní nenáročnost. Cílem práce je získat prakticky využitelné poznatky pro zachování rentabilní zemědělské a potravinářské produkce při zavedení adaptačních opatření formou fyzikálního ošetření různých druhů osiv a vyvinutí vhodných postupů pro technologické zařízení pro sanitaci osiv metodou, která nahradí v současnosti běžně používanou chemickou metodu ošetření. V rámci práce bude potřeba najít vhodnou metodu a režimy fyzikálních zákroků tak, aby došlo k eliminaci nežádoucí povrchové mikroflóry a zároveň nedošlo k nepřípustnému poškození funkce a vlastností osiv (např. klíčivost, vlhkost, vzcházivost, apod.) Je možné, že bude potřeba zkombinovat vícero fyzikálních metod pro dosažení kýženého výsledku. Práce bude orientovaná značně do experimentální oblasti. Předpokládá se, že v rámci práce bude využito moderních metod plánování experimentu (DOE) a hlubšího statistické zpracování dat (např. program Minitab). Výstupy práce umožní navržení postupný scale-up technologického zařízení do průmyslově použitelného řešení pro ošetření osiv v konvenčním zemědělství nebo i pro ošetřování semen používaných pro potravinářské využití.

   Školitel: Máša Vítězslav, doc. Ing., Ph.D.

4. Intenzifikace přenosu tepla v podmínkách zanášení

   Praktické realizace aktuálního trendu optimálního využívání odpadního tepla v průmyslových výrobních procesech a energetice přinášejí řadu výzev a limitů – typicky prostorových (tj. rozměry zařízení vs. dostupný prostor) a provozních (například dovolené tlakové ztráty). To vyžaduje nasazení vhodného tepelně intenzifikovaného technického řešení využívajícího nejčastěji některý z dostupných prvků pasivní intenzifikace přenosu tepla. Nejproblematičtější pak z tohoto pohledu bývá využití odpadního tepla v podmínkách pracovních látek s vysokou tendencí zanášení (fouling). Cílem dizertační práce bude experimentální výzkum a výpočtové modelování tepelně-intenzifikačních možností pasivních intenzifikačních prvků v podmínkách zanášení (ve srovnání s čistými povrchy) v reálných průmyslových provozech. Téma je součástí řešení stěžejních výzkumných projektů.

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

5. Kryogenní chlazení a separace plynů

   V souvislosti s hledáním zdrojů vodíku pro energetické využití je nutné hledat a prozkoumat nové metody separace a čištění plynů. Jednou z perspektivních cest je cesta kondenzace, kdy při velmi nízkých teplotách lze ze směsí plynů oddělovat jednotlivé složky, a tak získat vodík o vysoké čistotě. Pak by bylo možno jako zdroje vodíku využívat i generované nebo odpadní plyny. Práce doktoranda či doktorandky by zahrnovala především návrhy kryogenních výměníků a další nezbytných komponent technologie a řešení provozních problémů např. s namrzáním.

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

6. Metody pro dynamické simulace systémů pro akumulaci energie

   Pro kvalitní řízení a optimalizaci efektivní funkce systémů pro akumulaci energie (tepla, chladu, elektrické energie, vodíku) je nezbytné sladění funkčních parametrů všech komponent i celého systému, jak v jednotlivých stabilních provozních bodech, tak především v přechodových stavech, kde hrají důležitou roli dynamické vlastnosti komponent systému. Téma disertační práce je zaměřeno na metody pro popis a simulaci dynamických vlastností systémů pro akumulaci energie s cílem popisu dynamického chování těchto systémů a vytvoření postupů pro jejich simulaci. Širším cílem je poté možnost virtuální optimalizace chodu systémů a podklad pro prediktivní regulaci.

   Školitel: Fišer Jan, doc. Ing. Bc., Ph.D.

7. Metody pro dynamické simulace systémů pro přenos tepla

   Pro kvalitní řízení a optimalizaci energetické efektivity systémů pro přenos tepla (chladicí okruhy, tepelná čerpadla, přenos tepla/chladu teplonosnými kapalinami) je nezbytné sladění funkčních parametrů všech komponent i celého systému, jak v jednotlivých stabilních provozních bodech, tak především v přechodových stavech, kde hrají důležitou roli dynamické vlastnosti komponent. Téma disertační práce je zaměřeno na metody pro popis a simulaci dynamických vlastností systémů pro přenos tepla s cílem popisu dynamického chování těchto systémů a vytvoření postupů pro jejich simulaci. Širším cílem je poté možnost virtuální optimalizace chodu systémů a podklad pro prediktivní regulaci.

   Školitel: Fišer Jan, doc. Ing. Bc., Ph.D.

8. 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, je zde prostor i pro strukturální simulace na straně deformovaného povrchu. 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 (např. UPC Barcelona, Univerzita Ljubljan a jiné).

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

9. Modelování a optimalizace komplexních struktur pro intezifikaci přenosu tepla

   Efektivní přenos tepla a optimální návrh tepelných výměníků patří mezi důležité oblasti související s účinností a ekonomičností široké řady zařízení, ve kterých dochází k tepelné výměně a její intenzifikaci. V minulosti byly technologie pro návrh a výrobu teplosměnných ploch omezeny na konvenční způsoby. V posledních letech však došlo k výraznému rozvoji aditivních technologií zahrnující 3D tisk kovových materiálů. Tento způsob výroby otevírá zcela nové možnosti výroby teplosměnných struktur s velmi komplikovanou topologií pro maximalizaci teplosměnné plochy (např. využití gyroidů). Cílem tématu bude vytvořit výpočtové modely pro simulaci tepelného chování komplexních struktur pro intenzifikaci přenosu tepla a výkon těchto struktur dále optimalizovat pomocí soft computing metod. V tomto ohledu se předpokládá využití především přírodou inspirovaných algoritmů a metaheuristik jako jsou např. genetický algoritmus či optimalizace hejnem částic. Tyto metody mají totiž dle již publikovaných studií značný potenciál úlohy tohoto typu efektivně řešit. Téma je součástí aktuálně hodnoceného projektu OP JAK.

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

10. Nespalovací částice emitované provozem automobilů

    Při provozu automobilů jsou emitovány jemné částice v důsledku otěru brzd, pneumatik a vozovky. Tyto částice představují významné zdravotní riziko především v městském prostředí. Přechod k elektromobilitě sebou nese zvyšování hmotnosti automobilů a dynamičtější rozjezdy. Oba zmíněné trendy přispívají k zvýšení abrazivních emisí jemných částic, jejichž produkci jsou výrobci nuceni omezovat. V rámci zpracování uvedeného tématu budou realizována měření emitovaných koncentrací částic, identifikovány jejich velikosti a zjišťovány charakteristiky částic jako morfologie a prvkové složení. Primární pozornost bude zaměřena na částice emitované z brzd automobilů. Řešení bude experimentálně zajištěna přístrojovým zázemím Energetického ústavu.

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

11. Nestability vznikající při obtékání tuhého tělesa

    Při obtékání tuhého tělesa dochází k buzení a k nestabilitám. Asi nejznámější je buzení je od kármánových vírů, případně nestability typu odtržení proudu, flutteringu nebo gallopingu na obtékaném tělese. Cílem disertační práce bude modelovat tyto jevy, provedení experimentálního výzkumu a navrhnout opatření pro zabránění těmto nestabilitám, případně využití tohoto kmitání k zisku energie.

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

12. Optimalizace difuzoru vodní turbíny se silně zavířeným prouděním

    Vírový cop je nepříjemným projevem spojeným s mimooptimálním provozem Francisovy vodní turbíny. Je následkem nestability zavířeného proudění opouštějícího oběžné kolo a projevuje se silnými tlakovými pulzacemi, zhoršením účinnosti, případně vznikem kavitace. Jednou z možností jak vznik vírového copu potlačit je ovlivnění okrajových podmínek na vstupu a výstupu, případně tvarováním stěn sací trouby nebo náboje oběžného kola. Cílem dizertační práce je výzkum stability proudění a jeho ovlivnění vhodnou změnou okrajových podmínek. Bude využito především výpočtového modelování proudění a následné experimentální validace.

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

13. Optimalizace zařízení pro energy harvesting na bázi kmitání vyvolaného víry

    Energy harvesting z tělesa rozkmitaného víry v jeho úplavu představuje jednu z perspektivních možností pro výrobu elektrické energie pro snímače tlaku, průtoku, vibrací nebo kvality vody s cílem digitalizace vodovodní sítě. Cílem dizertační práce je návrh a optimalizace takového zařízení pro zajištění maximálního provozního rozsahu při změnách průtoku a co nejvyšší efektivity přeměny kinetické energie proudu na elektrickou energii. Výzkum bude probíhat v široké zahraniční spolupráci v rámci projektu Horizon Europe a bude se opírat o výpočtové modelování nestacionárního proudění a intenzivní exp. výzkum v hydraulické laboratoři.

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

14. Optimalizační model bateriového úložiště pro lokální výrobu vodíku z obnovitelných zdrojů

    Obnovitelné zdroje energie mají v budoucnu sloužit jako hlavní energetický zdroj pro výrobu vodíku. Obnovitelné zdroje energie mají výrazně proměnný charakter. Pro krátkodobé ukládání energie z obnovitelných zdrojů se v současnosti jako nejvhodnější jeví bateriová úložiště. Před vybudováním infrastruktury pro výrobu a distribuci vodíku bude vodík produkován především lokálně. Optimální velikost bateriového úložiště pro lokální výrobu vodíku z obnovitelných zdrojů závisí na řadě návrhových parametrů a provozních podmínek, přičemž jsou tyto parametry a podmínky časově závislé a některé mají nahodilý charakter. Cílem práce je vytvoření optimalizačního modelu bateriového úložiště pro lokální výrobu vodíku z obnovitelných zdrojů se zahrnutím časově proměnných a nahodilých vstupních parametrů.

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

15. Pokročilé modely a metody v optimalizaci distribuční sítě a infrastruktury vodíkových čerpacích stanic

    Vodík a jeho využití jako palivo pro dopravní prostředky představuje perspektivní vědní oblast s velkým aplikačním potenciálem. Cílem práce je vytvořit pokročilé modely a aplikovat/adaptovat efektivní optimalizační metody pro návrh a optimalizaci sítě vodíkových stanic a související infrastruktury. Téma je součástí problematiky, která je obsažena v aktuálně řešeném projektu NCK Národní centrum vodíkové mobility.

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

16. Pokročilé soft computing metody v inverzních úlohách přenosu tepla

    V mnoha aplikacích zahrnující přenos tepla je zapotřebí zpětně stanovit okrajové podmínky nebo vlastnosti materiálu, které vedou k požadovanému teplotnímu chování systému. Jedná se tedy o nepřímé (inverzní) úlohy, ve kterých je zapotřebí z odezvy systému stanovit podmínky, které tuto odezvu způsobují. Inverzní řešení úloh přenosu tepla patří mezi náročné úlohy, protože tyto problémy jsou špatně podmíněné a malá odchylka či chyba ve vstupních datech způsobuje velkou změnu ve výstupních datech. Pro řešení inverzních úloh se v minulosti používalo především iteračních metod (např. Levenbergovy-Marquardtovy metody), ale v posledních letech dochází v této oblasti k využívání tzv. soft computing metod, které umožňují efektivněji nalézt dostatečně přesné řešení. Mezi soft computing metody v tomto ohledu patří např. přírodou inspirované metaheuristické algoritmy, neuronové sítě či fuzzy logika. Cílem tématu bude navrhnout či vhodně modifikovat stávající výpočtové algoritmy, efektivně je implementovat a ověřit jejich funkčnost na řešení inverzních úloh přenosu tepla. Téma je součástí aktuálně řešeného projektu GAČR.

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

17. Přenos tepla v porézním sypkém prostředí

    Problematika akumulace tepelné energie rozvíjí oblasti nízkoteplotní akumulace v zemině a vysokoteplotní akumulace v sypkých materiálech. V této souvislosti vyvstává potřeba detailního popisu přenosu tepla mezi zrny sypkého prostředí, které se vyznačuje různou porozitou a odlišným kontaktem zrn v konkrétních aplikacích. Pozornost vyžaduje také detailní popis přenosu tepla z tuhé stěny do sypkého prostředí. Uvedené téma studia bude zaměřeno na experimentální identifikaci přenosu tepla v porézním sypkém prostředí a matematický popis přenosu tepla v tomto prostředí. Téma bude formováno problémy zpracovávanými v rámci řešení souvisejících výzkumných úkolů.

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

18. Rekuperace tlakové energie pro vyšší spády a nízké průtoky

    Vodovodní sítě jsou osazeny redukčními ventily, které snižují tlak před odběrnými místy na bezpečné hodnoty. Při využití např. čerpadel v turbínovém režimu mohou být redukční ventily odstraněny a dříve mařená tlaková energie využita pro výrobu energie elektrické. Bohužel existuje velké množství lokalit s relativně velkými spády a malými průtoky, kde se klasická čerpadla v turbínovém režimu nehodí. Cílem dizertační práce bude výzkum možností jak v těchto podmínkách co nejefektivněji rekuperovat tlakovou energii a návrh hydraulického stroje pro tyto podmínky. Výzkum bude probíhat v rámci mezinárodního výzkumného projektu.

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

19. Separace a čištění vodíku z odpadních plynů metodami parního nebo suchého reformingu

    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. Jako předpokládané metody budou užity parní nebo suchý reforming. Zkoumáno bude především využití přírodních katalyzátorů a provozní podmínky pro reálné plyny.

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

20. Spotřeba životnosti vodního stroje v závislosti na výkonu

    Životnost jednotlivých dílů vodního stroje (lopatky, pouzdra lopatek, ložiska) úzce souvisí s provozním stavem. Velmi významný je vliv kavitace, případně vibrací stroje, kde především nízké výkony, ale i přeotevření výrazně spotřebovávají životnost jednotlivých dílů. Cílem disertační práce bude stanovit spotřebu životnosti jednotlivých dílů v závislosti na výkonu. V rámci projektu je plánované měření na velké vodní turbíně.

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

21. 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.

22. Transport vláknitých aerosolů v proudění s vysokými gradienty rychlosti

    Vláknité aerosolové částice se vyskytují ve formě azbestu i člověkem vyráběných nanovláken. Lze je dokonce připravit v biodegradovatelné formě jako nosičů léčiv pro inhalační léčbu. Výpočet mechaniky proudění takových částic je komplikovanou a dosud ne zcela zvládnutou oblastí. Zejména transport částic v proudění s vysokými gradienty rychlostí představuje náročný problém, k jehož řešení je třeba kombinovat experimentální a výpočetní postupy. Při řešení práce bude využito zázemí laboratoře aerosolů.

    Školitel: Lízal František, doc. Ing., Ph.D.

23. Úplná charakteristika hydraulického stroje

    Čerpadla nebo turbíny jsou navrženy pro konkrétní podmínky, za kterých podávají optimální výkon. V souvislosti se stále se rozšiřujícím provozním pásmem nebo při přechodových dějích však tyto stroje na určitou dobu dostávají i značně daleko od běžné provozní oblasti. Doktorské studium bude zaměřeno na stanovení úplné charakteristiky hydraulického stroje z pohledu statického i dynamického (vibrace, nestabilita). Bude provedeno měření strojů s různými specifickými otáčkami.

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

24. Vliv těsnicí spáry na provoz hydraulického stroje

    Těsnicí spára je prostor mezi rotorem a statorem oddělující tekutinu o rozdílném tlaku. Návrh těsnicí spáry úzce souvisí s účinností stroje a s dynamikou rotoru. Cílem doktorského studia bude modelování těsnicí spáry a optimalizace těsnicích spár s ohledem na účinnost a dynamiku rotoru. Dalším cílem práce bude diagnostika těsnicích spár z pohledu jejich poruch, kde se můžeme setkat se zvýšením drsnosti v prostoru těsnící spáry vlivem nečistoty v kapalině, případně s vlivem uvolnění těsnicího kruhu.

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

25. Využití akustické emise při diagnostice tekutinových strojů

    Pomocí akustických projevů lze monitorovat provoz tekutinového stroje, lze sledovat kavitaci na lopatkách nebo v interiéru turbíny nebo čerpadla. Cílem doktorské práce bude stanovit možnosti akustiky při monitoringu tekutinových strojů, a to z pohledu sledování kavitace a vybraných poruch stroje jako jsou například úbytky materiálu na lopatkách, opotřebení ložiska nebo praskliny. Páce by měla být založena na neuronových sítích a umělé inteligenci při zpracování naměřených dat.

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

26. Využití samobuzeného kmitání v energetice

    Řešena bude problematika pohybu tělesa vyvolaného proudícím médiem. Okrajové podmínky tělesa a oblasti budou zvoleny tak, aby došlo k samobuzenému kmitání pro danou konfiguraci tělesa a oblasti. Bude sestaven matematický model a provedena analýza stability proudění a pohybu tělesa. Řešení bude provedeno pro stlačitelné i nestlačitelné médium. Z hlediska energetického využití bude stanoven i vliv magnetického pole analýzou Maxwellových rovnic. Využito bude komerčních softwarů z hlediska proudění a magnetického pole i implementovaných vlastních procedur. Bude provedena optimalizace vybrané soustavy z hlediska samobuzeného kmitání tělesa v tekutině.

    Školitel: Fialová Simona, 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 je multidisciplinární. Má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má vazbu na stávající nebo podaný výzkumný projekt. Předpokládá se několikaměsíční stáž na zahraničním pracovišti se záměrem posílení mezinárodní spoluprace, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Před přijímacím řízením je nutno kontaktovat a školitele a probrat podrobnosti studia.

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

28. Vývoj sprejových systémů pro aplikaci nanočásticových povrchů

    Nanopovlaky, s tloušťku pod 100 nm, se uplatňují v širokém spektru aplikací, kde je potřeba upravit vlastnosti povrchu při zachování původních rozměrů. Široké využití nacházejí nanopovlaky zejména jako ochrana proti abrazi a IR záření, výhodou povlaků je větší chemická a korozní odolnost, možnost alternace třecího a tepelného odporu. Pro nanášení nanočástic lze použít různých metod, jako je rentgenová litografie, nanografting, galvanizace nebo sprejové nanášení. Hlavním požadavkem je snadná aplikace, nízká a homogenní tloušťka vrstvy po celém povrchu. Disertační práce je zaměřena na tvorbu nanopovlaků pomocí sprejů, kde je výsledná kvalita vrstvy ovlivněna chemickým složením roztoku, koncentrací nanočástic, zvoleným typem atomizačního zařízením a interakcí aerosolu s okolním prostředím před aplikací na povrch. Výsledná kvalita nanášené vrstvy nemusí vykazovat optimální parametry při nesprávně zvoleném sprejovém zařízení nebo nevhodných aplikačních podmínkách. Cílem práce je posoudit vliv tvorby aerosolu (mřížkový atomizér, ultrazvukový atomizér, dvoumédiový atomizér) a podmínek okolního prostředí (vlhkost, teplota, rychlost proudění) na kvalitu nanášené vrstvy pro používané chemické roztoky s širokou koncentrací nanočástic. Téma je multidisciplinární. Má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má vazbu na stávající nebo podaný výzkumný projekt. Předpokládá se několikaměsíční stáž na zahraničním pracovišti se záměrem posílení mezinárodní spoluprace, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Před přijímacím řízením je nutno kontaktovat a školitele a probrat podrobnosti studia.

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

29. Výzkum adsorpce pro záchyt oxidu uhličitého a kyslíku v rámci technologií carbon capture

    Separace plynů je velmi dynamicky se rozvíjející oblast a do budoucna se bez ní klasická energetika neobejde. Separace bude nutná pro oxické spalování i pro následné čištění spalin a nakládání s oxidem uhličitým. Téma dizertační práce míří do této oblasti, konkrétní zaměření bude určeno na základě postupu výzkumných prací a získaných grantových prostředků.

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

30. Výzkum hydrodynamické kavitace a superkavitace pro zařízení pro úpravu vody CaviPlasma

    Zařízení CaviPlasma kombinuje hydrodynamickou kavitaci a nízkoteplotní plazmový výboj pro čištění odpadní vody od biologických polutantů (bakterie, sinice) ale také zbytků léčiv, antikoncepce, pesticidů atd. Cílem dizertační práce je optimalizace hydraulické části, tj. výzkum optimálního generování kavitace resp. superkavitace pro zajištění efektivní eliminace kontaminantů. Bude využita kombinace výpočtového modelování proudění a experimentálního výzkumu v hydraulické laboratoři s využitím vysokorychlostní vizualizace.

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