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. Armatury jako zdroj tlakových pulsací

   Při proudění vody přes potrubní armatury dochází i při stacionárním průtoku k tlakovým pulsacím. Tyto tlakové pulsace budou významnější při regulací nebo při výpadku čerpadla nebo turbíny. Práce se bude zabývat i tlakovými pulsacemi vyvolanými zpětnou klapkou, kdy při výpadku čerpadla dochází k opožděnému zavření zpětné klapky a následnému významnému vodnímu rázu.

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

2. Bezventilové plunžrové čerpadlo

   Jedná se o objemové čerpadlo, jehož princip spočívá ve využití hydraulických ztrát při zpětném proudění hydraulickým systémem. Princip ventilů je nahrazen nestabilitou víru rychlosti, který způsobí lokální hydraulický uzávěr. Řešení bude založeno na analýze Navier - Stokesových rovnic a rovnice kontinuity využitím stlačitelnosti kapaliny. Předmětem řešení bude sestavení matematického modelu a jeho praktická realizace numerickými metodami. Problém bude řešen jako nelineární. Studium bude podpořeno projekty GAČR „Vlastnosti hydrofobních povrchů v interakci s kapalinou“ a TAČR „Využití hydrofobních a olejofobních povrchů při interakci s kapalinami“.

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

3. 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.

4. Optimalizace počtu oběžných lopatek vírové turbíny na zadané parametry

   Při vývoji vírové turbíny se pro malé spády a velké průtoky se používá oběžné kolo se dvěma lopatkami. To je ovšem kavitačně nevýhodné a uložení stroje vede na velmi malé sací výšky, někdy i záporné. Optimalizace lopatek vírové turbíny by se měla zabývat oběžnými koly s podstatně vyšším počtem lopatek, ale poměrně velmi krátkých, aby se zachovala hlavní výhoda vírové turbíny – vysoký průtok. Kavitační vlastnosti by se měly také výrazně zlepšit. Studium bude podpořeno projektem MPO č. FR-TI3/712 „Výzkum a vývoj systémů pro nízkospádové vodní elektrárny“.

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

5. Proudění Nenewtonovské kapaliny v tenkých spárách

   Nenewtonovské kapaliny se chovají odlišně od klasických Newtonovských kapalin. Předmětem práce bude na základě výpočtů zkoumání jejich chování se v tenkých spárách, statických i rotujících. Spáry budou hladké i s centrálními vruby, pokud budou potřeba, na snížení průtoku takovouto spárou (a zvýšení objemové účinnosti stroje, kde je spára použita). Výsledky bude možné aplikovat i na magnetické kapaliny, které mají čím dál větší význam v navrhování kluzných ložisek. Studium bude podpořeno projektem MPO č. FR-TI3/051 "Výzkum a vývoj konstrukčních prvků vysokotlakých čerpadel nové generace pro energetické bloky".

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

6. Rotující odtržení v odstředivém čerpadle

   Rotující odtržení se objevuje v mimooptimálních provozních bodech práce odstředivého čerpadla. Výrazně ovlivňuje dynamiku čerpadla i jeho provozní charakteristiky. V případě reverzních čerpadlových turbín má významný vliv na stabilitu provozní charakteristiky a omezení provozní oblasti. 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.

7. Studium kavitační eroze

   Kavitace je velmi důležitý jev vyskytující se v hydraulických strojích. Jeho důsledkem je zhoršení provozních vlastností a degradace obtékaných povrchů v důsledku kavitační eroze. Cílem dizertační práce bude studium mechanismu eroze s využitím experimentálního kavitačního okruhu a spolupráce se specialisty z oboru materiálového inženýrství. Výsledkem by mělo být zpřesnění popisu jevů, ke kterým dochází při implozi kavitačních bublin. Kromě experimentálního výzkumu bude využito i výpočtového modelování.

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

8. 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.

9. Tvarová optimalizace průtočných částí hydraulických strojů

   V současné době stále probíhá většina hydraulických návrhů metodou pokus-omyl s využitím zkušenosti z předchozích návrhů. V rámci dizertační práce bude vyvinuta optimalizační metoda pro rychlou tvarovou optimalizaci průtočných částí hydraulických strojů (čerpadel a vodních turbín). Cílem je vytvoření nástroje pro automatický návrh hydraulického stroje na dané parametry ve spojení s CFD softwarem.

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

10. Vírová turbína se stochastickými lopatkami.

    Oběžné kolo vírové turbíny bude mít navrženy oběžné lopatky na dva návrhové body. Jedna sada lopatek bude navržena na první návrhový bod, druhá na bod druhý. Vzájemná interakce těchto lopatkových systémů bude cílem vývoje nového typu vírové turbíny.

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

11. Vyrovnávání axiální a radiální síly u odstředivých oběžných kol čerpadel novými metodami

    V současné době se na vyrovnání axiální síly používají odstřikovací lopatky. Studium bude zaměřeno na vývoj nového způsobu vyrovnání axiální i radiální síly, vznikající při provozu oběžného kola odstředivého čerpadla.

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

12. Využití metodiky zpracování obrazu při měření fluidních jevů

    Práce bude zaměřena na digitální zpracování videa měřených hydraulických dějů. Bude se jednat především o sledování kavitace, vstupních vírů a podobných jevů kde lze využít měření pomocí vysokorychlostní kamery.

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