Prezenční studium

4 roky

prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.

Předseda :
prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.
Člen interní :
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Juračka, Ph.D.
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.
prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D.
prof. Ing. Pavel Hutař, Ph.D.
doc. Ing. Petr Blecha, Ph.D., FEng.
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.
Člen externí :
Ing. Jan Čermák, Ph.D., MBA (Koyo Bearings Česká republika)

Hlavním cílem doktorského studia ve studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství je, v souladu se zákonem o vysokých školách, výchova vysoce kvalifikovaných a vzdělaných odborníků, kteří jsou schopni samostatné vědecké, výzkumné a tvůrčí činnosti v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství. Studium poskytuje absolventům patřičné znalosti a dovednosti, které umožňují vykonávat tyto činnosti v akademických i aplikačních institucích na mezinárodně požadované a standardizované úrovni. Důraz je kladen na poskytnutí potřebných teoretických znalostí a praktických zkušeností z oblasti tématu doktorského studia. Intenzivně je podporováno rovněž získání zkušeností ze zahraničních výzkumných pracovišť. Studijní program je koncipován svým zaměřením a obsahem tak, aby v maximální míře uspokojoval nároky a požadavky průmyslu a společnosti na vysoce vzdělané a kvalifikované odborníky v oblastech konstrukčního a procesního inženýrství.

Doktorské studium je založeno především na vlastní výzkumné a tvůrčí činnosti studentů – doktorandů. Tyto aktivity jsou intenzivně podporovány participací studentů ve výzkumných projektech národního i mezinárodního charakteru. Výzkumné oblasti zahrnují konstrukční inženýrství (analýzu, koncepci, konstrukci a projekci strojních zařízení, dopravních prostředků, výrobních strojů a energetiky) a procesní inženýrství (analýza, návrh a projekce procesů strojírenského, dopravního, energetického a petrochemického průmyslu).

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vysoce kvalifikovaným odborníkem s hlubokými teoretickými znalostmi a praktickými dovednosti v oblasti tématu doktorského studia, které mu umožňují vykonávat tvůrčí a výzkumnou činnost jak samostatně, tak ve vědeckých týmech. Absolvent je vybaven znalostmi současného stavu poznání z oblasti konstrukčního a procesního inženýrství, které nachází uplatnění v dalších činnostech výzkumu a vývoje a umožňují absolventovi realizovat navazující výzkumné a tvůrčí aktivity. Absolvent je rovněž schopen připravit návrh výzkumného projektu a následně jej vést. Současně je vybaven dovednostmi pro aplikaci a transfer teoretických poznatků základního výzkumu do aplikační sféry. Absolvent je dále schopen se přizpůsobit a adaptovat i dalším příbuzným vědním oborům, spolupracovat na interdisciplinárních úlohách a zvyšovat svoji profesní kvalifikaci. Vysoká úroveň získaného vzdělání je podpořena zapojením studentů do národních a mezinárodních výzkumných projektů a spoluprací se zahraničními výzkumnými institucemi. Tyto zkušenosti umožňují absolventům nejen uskutečňovat vlastní vědeckou činnost, ale také profesionálně prezentovat své výsledky, diskutovat o nich a prosazovat své názory a myšlenky na mezinárodní úrovni.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství disponuje znalostmi a dovednostmi ve třech hlavních oblastech, jejichž synergie umožňuje široké uplatnění.
1. Vysoce odborné teoretické znalosti i praktické dovednosti úzce související s tématem dizertační práce (viz níže).
2. Odborné znalosti a dovednosti nezbytné pro vykonávání vědecké práce, výzkumných a tvůrčích činností.
3. Osobnostní a interpersonální dovednosti (soft skills), které umožňují absolventovi na profesionální úrovni prosazovat své myšlenky a názory, prezentovat a obhajovat výsledky své práce a diskutovat o nich a také efektivně pracovat ve vědeckém týmu či být jeho vedoucím.
Podle tématu dizertační práce získá absolvent vysoce odborné znalosti a dovednosti strojního inženýrství v konstrukci, projekci, návrhu a provozu strojů, strojních zařízení, inženýrských procesů a pochodů či transportních a dopravních prostředcích. Tyto znalosti a schopnosti umožňují uplatnění absolventů jak ve výzkumných institucích v ČR i zahraničí, tak i v komerčních společnostech a aplikovaném výzkumu.

Absolvent doktorského studijního programu Konstrukční a procesní inženýrství je vybaven vysoce odbornými a specializovanými teoretickými znalostmi a praktickými dovednostmi strojního inženýrství v oblastech konstrukce a projekce strojů a strojních zařízení, procesů a pochodů, transportu a dopravních prostředků, které mu umožňují vykonávat samostatnou i týmovou vědecko-výzkumnou a vývojovou činnost jak v akademických či výzkumných institucích, tak ve firmách a aplikačně orientovaných institucích. Charakteristickou pracovní pozicí zastávanou absolventem je výzkumník, vědecký pracovník, vývojář, výpočtář, projektant či konstruktér. Absolvent je také vybaven schopnostmi pro vykonávání vedoucí či manažerské pozice.

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“.

Doktorský studijní program Konstrukční a procesní inženýrství je zaměřen na poskytnutí nejvyššího stupně terciárního vzdělání a je pokračováním navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství a bakalářského studijního programu Strojírenství, které jsou aktuálně akreditované a uskutečňované na FSI VUT v Brně. Absolventi jiných studijních programů se zájmem o studium v doktorském studijním programu Konstrukční a procesní inženýrství musí prokázat úroveň svých znalostí odpovídající výše uvedeným studijním programům.

1. 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.

2. 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.

3. Řízení flexibilního morfovatelného křídla

   Aktivní změna tvaru křídla za letu umožňuje přizpůsobení křídla optimálnímu tvaru z hlediska aerodynamiky a zatížení křídla. Takto můžeme zlepšit letadla z hlediska hmotnosti i požadavků na potřebný výkon pohonné jednotky. Cílem doktorské práce je vývoj řídicího systému pro letoun s flexibilním morfovatelným křídlem.

   Školitel: Jebáček Ivo, doc. Ing., Ph.D.

4. 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.

5. 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.