prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc.

1. Hygienická a mikrobiologická rizika v technice prostředí

   Snaha o snížení spotřeby energie vynaložené na dosažení odpovídajícího vnitřního prostředí v budovách vede k používání stále složitějších a sofistikovanějších systémů vytápění, větraní a klimatizace (HVAC). To s sebou zároveň přináší riziko, že tato zařízení se za určitých podmínek – např. v důsledku nedostatečné nebo nevhodné údržby, nestandardních provozních režimů apod. – mohou naopak sama stát původcem negativních vlivů, zhoršujících vnitřní prostředí (bakterie, viry, plísně a jejich spory, ale i nežádoucí pachy apod.). Tato rizika jsou sice známa již delší dobu (např. tzv. nemoc legionářů v 80. letech minulého století), v našich podmínkách však doposud nebyla systematičtěji sledována a teprve v poslední době jim začíná být věnována větší pozornost. Práce bude zaměřena třemi směry: - vytipování možných druhů hygienického a mikrobiologického znečištění v zařízeních techniky prostředí, - posouzení rizika jejich vzniku v návaznosti na provozní režim těchto zařízení, - monitoring skutečného stavu in-situ. V rešeršní části by měla disertační práce shrnout poznatky o jednotlivých hygienických a mikrobiologických rizicích, faktorech ovlivňujících jejich vznik a rozvoj a možnostech jejich eliminace. Experimentální část práce bude zaměřena na monitoring reálných zařízení a odběr, resp. vyhodnocení vzorků případného znečištění (ve spolupráci s odbornými biologickými a hygienickými pracovišti).

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

2. Inteligentní mobilní měřicí systém pro techniku prostředí

   Téma je změřeno na vývoj moderního měřicího systému postaveného na hardware a software firmy National Instrument. Zejména se jedná o využítí možnosti realtimových operačních systémů a techniky FPGA.

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

3. Numerická simulace zemních výměníků tepla – přímá a inverzní úloha

   Zemní výměníky tepla (ZVT) – vzduchové nebo solankové – představují efektivní možnost předehřevu větracího vzduchu teplem zemského polomasivu. Druhou možností jejich využití je ochlazování vzduchu v letních měsících. Pro předběžné posouzení jejich efektivity je však vhodné mít k dispozici výpočtový nástroj, který umožní dostatečně přesnou simulaci jejich provozu. Doposud využívané modely pracují vesměs s teplotou zeminy, která není ovlivněna provozem výměníku. Tento předpoklad může být správný u výměníků, které nejsou provozně příliš zatíženy. Pro přesnější simulaci provozu ZVT je však nutno do řešení zahrnout i problém přenosu tepla do okolní zeminy, tzn. dvou- nebo třírozměrnou úlohu nestacionárního vedení tepla v zemském polomasivu. Podmínkou řešení této úlohy je mj. znalost teplotní vodivosti zeminy. Tento parametr je však obtížně měřitelný bez ovlivnění zeminy odběrem vzorku. Dalším krokem proto bude řešení inverzní úlohy vedení tepla, s cílem stanovit tento parametr ze známých teplotních průběhů v různých hloubkách zeminy. Pro verifikaci numerického modelu i řešení inverzní úlohy budou využita provozní data naměřená na vzduchovém ZVT¸ nově vybudovaném v areálu experimentálního domku odboru termomechaniky a techniky prostředí EÚ FSI VUT.

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

4. Optimalizace chlazení povrchů na bázi moderních metod vhodných pro vysokou paralelizaci

   Téma je změřeno na vývoj moderních optimalizačních metod a jejich nasazení na optimalizaci chlazení horkých povrchů v hutnických a metalurgických provozech. Cílem je orientace na vysokou paralelizaci úloh vhodnou pro moderní více jadrové procesory, GPU a FPGA. Předpokládá se použití MATLABu a C++.

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

5. Optimalizace tlumení kolísání teploty tekutiny pomocí akumulace tepla při změně skupenství

   Téma je zaměřeno na výzkum tlumení kolísání teploty tekutiny pomocí akumulace tepla při změně skupenství. Změna skupenství látek za stálého tlaku probíhá při téměř konstantní teplotě a je spojena s výměnou velkého množství tepla. Toho lze využít pro tlumení kolísání (stabilizaci) teploty proudící tekutiny. Výzkum v rámci tématu bude zaměřen na zjištění charakteristiky útlumu kolísání teploty v závislosti na vlastnostech tepelně akumulační hmoty (měrné skupenské teplo tání, tepelná vodivost). Studovanými případy bude náhlá změna teploty tekutiny a periodické kolísání teploty (pravoúhlé a sinusoidní). Pozornost bude zaměřena především na studium útlumových charakteristik při různých amplitudách a frekvencích změn teploty tekutiny.

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

6. Simulační nástroj pro predikci podmínek v kabině dopravního prostředku

   Vyvinout simulační nástroj pro predikci tepelného chování kabiny automobilu (alternativně malého letadla) se zahrnutím dynamiky jevu a se zahrnutím dalších vlivů jako je solární záření a radiační přenos tepla mezi povrchy. Studovat vliv různých parametrů, jako je tepelná kapacita, vodivost, obsazenost kabiny apod.

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

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

   Provést kritickou studii různých bezsíťových metod a zhodnocení jejich použití pro účely řešení proudění. Vyvinout metodu řešení proudění bezsíťovou metodou Smooth particle hydrodynamics (SPH) s aplikací na šíření ohně a kouře při požáru.

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

8. Studie lidského komfortu v kabinách dopravních prostředků s použitím simulátoru - 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.

9. Studium dvou-médiových trysek a atomizace kapalin v širokém rozsahu viskozit

   Studium klasifikace dvou-mediových trysek s vnitřním směšováním z hlediska kvality generovaného spreje. Úprava měřicího stendu pro různé kapaliny a testy atomizace kapalin s různým poměrem vzduch/kapalina a různou viskozitou. Studium charakteristik atomizace a její účinnosti.

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

10. Studium transportu a depozice částic v mnohočetném větvení malých vzduchových kanálů

    Experimentální výzkum transportu a depozice částic různého charakteru a velikosti v mnohočetném větvení ve vzduchových kanálech (např. v modelu dýchacího traktu) v kabinách letadel. Studium vztahu zdroje částic a jejich transport k receptorům (sedící pasažér v kabině) s použitím tepelného manekýna s dýchacím simulátorem. Studium průniku velkých porézních částic a porovnání s neporézními částicemi. Použití různých metod na studium depozice (gravimetrie, fluorescence) a transportu (různé optické metody jako PDA). Studium v režimu ustáleného proudění i cyklického.

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

11. Tepelné výměníky s kanály velmi malých průměrů s různou geometrií

    Návrh a spolupráce při výrobě minikanálů s průměrem 0,25 až 3mm. Návrh a spolupráce při výrobě měřicí trati. Oživení a kalibrace měřící trati. Realizace měření součinitele přestupu tepla a tlakových ztrát na hladkých minikanálech průměru 0,25 - 3 mm s předpokládaným rozsahem Reynoldsových čísel 500 - 3000. Návrh výroby minikanálů s intenzifikovaným teplosměnným povrchem a provedení měření termohydraulických parametrů minikanálů s intenzifikovaným teplosměnným povrchem a porovnání s hladkými trubkami.

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

12. Vývoj algoritmů pro řešení úloh přenosu tepla a hmoty s fázovými a strukturálními změnami využívající možností GPU

    Téma je změřeno na vývoj numerických algoritmů primárně určených pro řešení úloh přenosu tepla s fázovými přeměnami s využitím vysoké paralelizace kódu. Pro řešení by se měli plně využít možnosti speciálních grafických procesorových jednotek TESLA. Předpokládá se použití MATLABu a jazyka C++. Algoritmy mohou být orientovány na sítové metody (např. metoda kontrolních objemů) nebo i bezsítové metody.

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

13. 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.