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. Václav Píštěk, DrSc.

1. Analýza proudění v potrubí kruhového i nekruhového průřezu metodou využívající rozložení hustoty vířivosti po průřezu.

   Proudění nestlačitelné kapaliny lze řešit pomocí rozložení hustoty vířivosti v proudu kapaliny. Na odboru Fluidního inženýrství byly nalezeny nové analytické vztahy pro tvar rychlostního profilu v potrubí kruhového průřezu a mezi dvěma rovnoběžnými deskami. Tyto vztahy pro jsou využitelné jak pro laminární, tak i pro turbulentní proudění. Ve vztazích se vyskytuje exponent, který je závislý na Reynoldsově čísle, tlakovém spádu a průtoku. Náplní práce je - ověřit nově odvozený vztah pro rychlostní profil v potrubí kruhového průřezu, - rozšířit ho na potrubí nekruhového průřezu, - zjistit vliv drsnosti a smáčivosti na uvedený vztah.

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

2. Axiální síla a tlakové pulsace v čerpadle s dvoustranným vstupem.

   U čerpadel s dvoustranným vstupem vznikají při provozu pod optimálním průtokem významné pulsace. Cílem práce bude modelování těchto pulsací.

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

3. Čerpadlo s difuzorem s použitím stochastických lopatek (oběžné kolo i difuzor).

   Oběžné kolo a difuzor čerpadla se vyvíjí na jeden návrhový bod (Q, Y, n). V jiných průtocích dochází k poklesu účinnosti. Cílem práce je vyvinout oběžné kolo s různými lopatkami a stejně tak i difuzor a zjišťovat chování stroje s více-lopatkovými systémy (s lopatkami navrženými na různé návrhové body).

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

4. Destratifikace vodních nádrží

   Vodní nádrže v letním období obsahují málo kyslíku. Jeho úbytek má zásadní vliv na rozmnožování mikroorganismů, zejména sinic. Tomu jevu lze úspěšně čelit mícháním vody o vysokém obsahu kyslíku u hladiny s vodou v blízkosti dna. Náplní studia bude optimalizace hydraulického míchání, využitím čerpadel a specielních trysek k tomuto účelu vyvinutých. Princip bude založen na výpočtovém modelování a experimentu zaměřeném na modelový výzkum. Studium bude podporováno připravovaným projektem MPO.

   Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.

5. Diskové ztráty odstředivých čerpadel a vodních turbín

   Diskové ztráty představují významnou část celkových hydraulických ztrát především u pomaloběžných hydraulických strojů. Cílem dizertační práce je analytický rozbor vzniku diskových ztrát a studium vlivu tvaru spáry mezi disky rotoru a statoru na jejich velikost s využitím experimentálního a výpočtového modelování.

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

6. Hybridní čerpadlo

   Čerpadlo využívá dvou principů, odstředivého a vířivého. Předmětem studia je optimalizace vlastností těchto dvou principů, zejména pro čerpadla nízkých rychloběžností.

   Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.

7. Inducer před oběžným kolem odstředivého čerpadla.

   Inducer před oběžným kolem se používá pro zvýšení kavitační odolnosti odstředivého čerpadla. Disertační práce by se zabývala zlepšením hydraulického návrhu této části před oběžným kolem.

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

8. Kavitace vyvolaná rotací kapaliny

   Dizertační práce se bude zabývat studiem kavitujících vírových struktur vznikajících jako následek nestability proudění rotující kapaliny. Cílem je nalezení matematického modelu pro pohyb a pulzace těchto struktur, zjištění podmínek pro jejich vznik a zpřesnění numerických modelů pro jejich simulace. Práce se bude opírat o teoretickou analýzu metodami mechaniky kontinua, výpočtové modelování vlastním i komerčním softwarem i experimentální výzkum využívající laserová měření rychlostního pole a vizualizace proudění. Praktickou aplikací je studium kavitujícího vírového copu v sací troubě vodní turbíny.

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

9. Kavitující proudění v induceru

   Téma je zaměřeno na studium kavitace a podmínek vedoucích ke kavitaci v induceru odstředivého čerpadla. S využitím numerického modelování a experimentu bude sledováno chování kavitujícího proudění pro různé provozní režimy a vyvozeny závěry pro optimalizaci návrhu induceru.

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

10. Minimalizace disipace energie u vírové turbiny

    Vírová turbina pracuje na základě vytvoření víru do savky, která následně snižuje rychlost proudící kapaliny a přeměňuje ji v tlakovou měrnou energii. Kombinací různě velkých nábojů vírové turbiny a vestaveb do savky můžeme snížit disipaci energie a tím zvýšit účinnost celého stroje. Práce bude zaměřena na snížení disipace energie vestavbami, změnou průměru náboje a případně výzkumem protiběžného kola, které by rotující proud převedlo do savky jako mírně rotující.

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

11. Návrh trysky na principu ejektoru pro chlazení

    Předmětem doktorského studia bude návrh specielní trysky s možností přisávání vzduchu.Řešení bude založeno na výpočtovém modelování dvoufázového proudění v trysce a stanovení součinitele přestupu tepla při chlazení plechu.Tryska bude řešena s ohledem na využití při chlazení válců při válcování plechů a při chlazení nástrojů při obrábění.Vyřešením problému se očekává vyšší účinnost chlazení a nižší spotřeba chladícího média.Studium bude podporováno projektem MPO.

    Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.

12. Nestacionární proudění kapaliny rozvětvením

    Na pracovišti Odboru fluidního inženýrství byl vytvořen matematický model proudění kapaliny rozvětvením. Tento matematický model je ověřová pro stacionární proudění. Nyní je třeba provést jeho ověření a případné zpřesnění i pro případ nestacionárního proudění tak, aby jej bylo možné použít pro rešení nestacionárních dějů v potrubích sítích.

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

13. Optimalizace spirály odstředivého čerpadla.

    Spirála odstředivého čerpadla je část čerpadla, která se výrazně podílí na celkové charakteristice stroje. Vznikají zde disipační ztráty, radiální síla a jevy spojené s prouděním ve vnitřní části čerpadla. Minimalizace ztrát a radiální síly jinými způsoby než zatím užívanými je hlavní myšlenka tohoto tématu.

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

14. Ověření metody hraničních vířivých elementů se spojitým rozložením vířivosti na 2D proudění kolem osamoceného profilu.

    Metoda hraničních vířivých elementů se spojitým rozložením vířivosti je perspektivní metoda pro modelování vířivého i nevířivého proudění kapaliny. Tato metoda přináší nové pohledy a nové možnosti v oblasti modelování proudění kapalin. Základní principy této metody jsou již odvozeny, je však třeba provést ověření možností jejího využití na reálných příkladech. Je třeba posoudit a prověřit vhodnost různých okrajových podmínek pro rozložení vířivosti na obtékaném povrchu a posoudit vhodnost různých přístupů pro zajištění Kuta-Žukovského podmínky hladkého odtoku z profilu.

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

15. Rotující odtržení v odstředivém čerpadle

    Rotující odtržení se objevuje v mimooptimálních provozních bodech práce odstředivého čerpadla. Výrazně ovlivňuje dynamiku čerpadla i jeho provozní charakteristiky. Především s využitím numerického modelování (CFD) budou sledovány podmínky vedoucí ke vzniku rotujícího odtržení a následně dynamika odtrženého proudění.

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

16. Stanovení dynamických sil působících na oběžné kolo hydraulického stroje.

    Při provozu hydraulických stojů působí na oběžné kolo dynamické síly které způsobují vibrace rotoru a jsou přenášeny do ložisek. Úkolem bude tyto síly experimentálně stanovit pro různě provozní stavy hydraulických strojů, bude se jednat o axiální i radiální síly.

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

17. Termodynamická metoda stanovení účinnosti vodního stroje.

    Práce bude zaměřena na využití termodynamické metody pro stanovení účinnosti vodních strojů, a stanoveni případně korekci vlivů snižujících přesnost této metody.

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

18. Tlakové pulsace způsobené rotujícím odtržením v tekutinovém stroji.

    Rotující odtržení způsobuje dynamické děje při provozu čerpadel, turbo cirkulátorů a vodních i plynových turbín pracujících v mimo optimálním provozním bodě. Cílem práce bude systém modelovat a stanovit stabilitu provozu s ohledem na výtlačný systém.

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

19. Ventil na principu vířivé turbiny

    Všechny dosavadní ventily jsou zdrojem hydraulických ztrát.Záměrem doktorského studia je návrh nového hydraulického ventilu, jehož úlohu by plnila specielní pomaloběžná turbína na vířivém principu.Návrh turbíny by vycházel z odporové charakteristiky ventilu. .Tím by se dosáhlo 50% rekuperace dodané energie.Řešení se bude opírat jak o výpočtové modelování turbulentního proudění, tak o experiment. Doktorské studium bude podporováno projektem ve spolupráci se Strojírny Brno, a.s.

    Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.

20. Vírový cop v sací troubě vodní turbíny jako dynamický systém

    Cílem je studium dynamických vlastností a stability vírového copu v sací troubě vodní turbíny s využitím metod pro studium nelineárních systémů a teorie chaosu.

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

21. Využití metodiky zpracování obrazu při měření fluidních jevů.

    Práce bude zaměřena na digitální zpracování videa měřených hydraulických dějů.

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

22. Vztah mezi užitečným výkonem a disipační funkcí u bezlopatkových čerpadel a vodních turbin

    V medicínské technice se využívají disková čerpadla. Síly přenášené na kapalinu závisí na smykových napětích. Jejich hodnota je směrodatná pro degradaci krevních elementů. Proto je nutno optimalizovat hodnotu smykových napětí, vzhledem k disipaci mechanické energie. Podobný problém je i vodních turbin, kde funkci lopatek nahrazují síly, vyvolané smykovým napětím. Cílem studia je tedy optimalizace výkonu, přenášeného na kapalinu smykovými napětími, vzhledem k hodnotě disipační funkce. Projekt bude podporován specifickým výzkumem na FSI. Experimenty budou zajišťovány v laboratoři Odboru fluidního inženýrství V. Kaplana.

    Školitel: Pochylý František, prof. Ing., CSc.