prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Alternativní metody chlazení budov v podmínkách horkého klimatu

   Zajištění přiměřeného vnitřního prostředí budov je v teplém klimatickém pásmu nutností po většinu roku. Klasické postupy, jako strojní chlazení a klimatizace, jsou však energeticky náročné. Je proto vhodné hledat alternativní způsoby úpravy vnitřního prostředí, které povedou ke snížení spotřeby energie. Mnohé takovéto metody - např. využití dvojitých solárních fasád, PCM materiálů nebo solárních komínů ve spojení s nočním pasivních chlazením - byly zkoumány a rozvíjeny na našem pracovišti pro podmínky středoevropského regionu. Otázkou je, zda lze podobné principy aplikovat i v podmínkách teplého resp. horkého klimatického pásma. Téma je proto zaměřeno na posouzení využitelnosti různých alternativních metod chlazení budov v horkém podnebí, porovnání jejich funkčnosti a energetického přínosu a výpočtové a experimentální ověření vybrané metody. Výzkum bude veden jak cestou numerické simulace (TRNSYS, CFD kódy), tak experimentálních měření na modelech i reálných objektech.

   Školitel: Jaroš Michal, doc. Ing., Dr.

2. Kompaktní senzory pro hodnocení tepelné pohody

   Téma práce je zaměřeno na vývoj vhodných kompaktních senzorů umožňujících kontinuální a efektivní měření parametrů lokálního tepelného stavu prostředí, ze kterého lze hodnotit lokální tepelnou pohodu. Jedná se o konstrukčně náročné senzory ze speciálních materiálů s vhodnými tepelnými vlastnostmi, které mohou být exaktně vyhřívané, případně mohou být osázené různými měřicími prvky a mikroprocesorem pro možnost hodnocení tepelné pohody. Pro uplatnění uvedených senzorů v praxi, v oblasti regulace, musíme tyto prvky konstruovat tak, aby je bylo možné umístit na povrchy (např. v místnostech, v interiérech různých dopravních prostředků při zonálních úpravách mikroklimatu, v klimatizovaných kabinách a velínech). Také je nutné, aby senzory pro regulaci byly spolehlivé, přesné a cenově přijatelné. Pro hodnocení lokální tepelné pohody při výzkumech v laboratořích je pak třeba vyvinout ploché, mobilní senzory, které lze snadno upevnit na zkoumané objekty nebo zkušební figuríny. Vyvinuté senzory je nutné kalibrovat, a to pomocí měření fyzikálních veličin charakterizujících tepelný stav prostředí dle normy ČSN ISO 7726. Tepelný stav je zde popisován teplotou vzduchu, střední radiační teplotou, rychlosti proudění vzduchu a relativní vlhkosti vzduchu, případně i asymetrií radiační teploty a intenzitou turbulence. Vyhřívané senzory pro měření a hodnocení tepelného stavu prostředí v malých prostorách (jakými jsou kabiny automobilů aj.) je třeba kalibrovat dle normy ČSN EN ISO 14505-2. Navržené senzory výrazně přispějí k hodnocení tepelné pohody ve výzkumech vytápění, větrání a klimatizace prováděných na školicím pracovišti a bude je možné využít pro kontinuální měření a regulaci tepelného stavu prostředí i v praxi.

   Školitel: Pavelek Milan, prof. Ing., CSc.

3. Optimalizace parametrů sekundárního chlazení plynulého odlévání oceli

   Cílem práce bude získání nových poznatků z oblasti vodního případně i vodovzdušného chlazení tryskami při plynulém odlévání oceli. Práce bude zaměřena na výzkum v oblasti okrajových podmínek pod ostřikovými tryskami. Cílem bude vyvinout model okrajových podmínek pod tryskami stroje pro plynulé odlévání oceli a to zejména na sochorové polotovary a na základě něho získat nástroj pro návrh a optimalizaci celého sekundárního chlazení. Předpokládá se, že výsledky budou využity v provozech ZPO (Třnecké železárny a.s., EVRAZ VÍTKOVICE STEEL, a.s.)

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

4. Optimalizace pracovního režimu a geometrie zesíleného odsávacího systému

   Cílem práce je experimentální výzkum zesíleného lokálního odsávacího systému pro zachycení škodlivin z výrobních procesů. Zesílený odsávací systém se vyznačuje podstatně větším dosahem odsávaného proudu než systémy tradiční, avšak jeho uvedení do praxe vyžaduje optimalizaci geometrie a pracovního režimu. Při výzkumu bude použita metoda stopového plynu k měření účinnosti zachycení odsávacího systému, obrazy proudění budou stanoveny proměřením rychlostních polí a turbulencí žárovými anemometry a s využitím metody PIV. Výsledky výzkumu budou sloužit pro konstrukční a projekční praxi a také k verifikaci počítačového modelu zesíleného odsávacího systému.

   Školitel: Janotková Eva, doc. Ing., CSc.

5. Smooth particle hydrodynamics (SPH) metoda pro řešení proudění

   Vyvinout metodu řešení proudění bezsíťovou metodou, označovanou jako SPH.

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

6. Studie lidského komfortu v kabinách dopravních prostředků s použitím tepelného manekýna

   Studovat vliv různých opatření na snížení tepelné zátěže člověka v kabinách dopravních prostředků. Studie bude zaměřena na optimální funkci klimatizace/vytápění, na různé povrchy zabraňující průniku tepla do kabiny, chlazená/vytápěná sedadla apod.

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

7. Vývoj vizualizačního a měřicího systému pro výzkum proudění při větrání

   Téma práce je zaměřeno na vývoj progresivního vizualizačního a měřicího systému pro výzkum proudových polí ve větraných prostorech. Řešení by mělo být založeno na metodách vizualizace proudění využívajících kontrastní látky, které po zavedení do vzduchu tvoří souvislá vlákna. V současné době jsou tyto metody používány pouze pro získávání kvalitativních informací o proudech, ale jejich doplněním o systém počítačového zpracování obrazových informací lze získat účinný nástroj pro výzkum proudění, umožňující vyhodnocovat i kvantitativní údaje o proudech. Automatické vyhodnocování obrazových informací je náročné a patří do oblasti umělé inteligence. Nejlépe propracované jsou v tomto směru vizualizační metody využívající zavádění částic do tekutin, které po doplnění o finančně nákladný systém PIV (Particle Image Velocimetry) umožní efektivní vyhodnocování vektorových map proudění. Vyvinutý vizualizační a měřicí systém by měl být levnější než PIV systém a měl by být snadno použitelný v laboratorních i provozních podmínkách. Systém bude ověřován při výzkumu vzduchových proudů z vyústek, vzduchových proudů v okolí tepelných zdrojů a při výzkumu proudění v okolí systémů lokálního odsávání. Ověřování přesnosti získaných výsledků bude prováděno pomocí anemometrických měření či pomocí systému PIV.

   Školitel: Pavelek Milan, prof. Ing., CSc.

8. Výzkum efektivních způsobů větrání

   Téma práce je zaměřeno na výzkum vhodných obrazů proudění vzduchu při efektivních způsobech větrání pomocí lokálního přívodu či lokálního odsávání vzduchu. Cílem je dosáhnout tepelné pohody v daném prostředí nebo také co nejúčinnějšího odsávání škodlivin, a to při minimální spotřebě energie. Řešení tohoto problému předpokládá pomocí metody PIV (Particle Image Velocimetry), nebo také pomocí jiných měřicích a vizualizačních metod proměřit rozložení rychlostí a dalších potřebných veličin ve vzduchových proudech, analyzovat naměřená data a na základě získaných znalostí pak navrhnout úpravy vyústek pro přívod či odsávání vzduchu nebo uspořádat zkoumaný prostor tak, aby větrání bylo co nejefektivnější.

   Školitel: Pavelek Milan, prof. Ing., CSc.

9. Zpracování obrazu v problémech mechaniky tekutin a techniky prostředí

   Cílem je vypracovat soubor programů na bázi prostředí firmy National Instrument IMAQ pro zpracování obrazu v problémech mechaniky tekutin a techniky prostředí. Předpokládá se využití moderních hardwarových komponent umožňující paralelní zpracování jako jsou vicejádrové procesory a hradlová pole (FPGA). Řešenými problémy může být vizualizace proudění s použitím kouře, bublinek (vyhodnocování, geometrie a homogenita proudu, fluktuace pohybu, interakce proudu s okolím, aplikace na 2D obrazu, případně i ve 3D) nebo detekce částic na obrazech z optického, fázově kontrastního a příp. elektronového mikroskopu: vlákna, pyly, porézní částice (stanovení geometrických parametrů: délka, průměr, porozita, počítání částic, klasifikace).

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