Prezenční studium

4 roky

doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Předseda :
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
Člen externí :
Ing. Milan Kořista, Ph.D.

Cílem doktorského studia v navrhovaném programu je:
• Příprava tvůrčích vysoce vzdělaných pracovníků v oblasti energetického inženýrství a blízce příbuzných strojírenských oborů, kteří budou připraveni pro působení ve výzkumu a vývoji v průmyslových firmách, výzkumných ústavech a organizacích u nás i v zahraničí.
• Umožnit doktorandovi rozvoj talentu k tvůrčím aktivitám a další rozvoj vědecké či inženýrské osobnosti. Zajistit rozvoj jeho schopností zpracovávat vědecké poznatky ve studovaném oboru a oborech souvisejících.
• Absolventi budou schopni samostatné vědecké práce především v oblasti aplikovaného ale také základního výzkumu.
• Doktorand je veden nejen k získání poznatků ve studovaném oboru, ale také k jeho dalšímu rozvoji.
• Zaměření studia je primárně na základní a aplikovaný výzkum v těchto oblastech: návrh, vývoj a provoz energetických a tekutinových strojů a zařízení, spalování, technika prostředí, procesní inženýrství, mechanika tekutin, termomechanika.
• Absolvent má velmi dobré znalosti teorie oboru i moderních přístupů v oblasti výpočtového a experimentálního modelování.
• Absolvent má dovednosti a schopnosti v oblasti publikace a sdílení výsledků VaV v českém a především anglickém jazyce.

• Profil absolventa odpovídá současnému stavu vědeckého poznání v oblasti energetického inženýrství a umožňuje mu další rozvoj výzkumu v dané oblasti.
• Absolvent je tvůrčí osobnost schopná samostatné i týmové vědecké práce, má dostatečné schopnosti pro přípravu, realizaci a vedení VaV projektů.
• Absolvent je schopen přenášet výsledky mezi základním a aplikovaným výzkumem a spolupracovat v multidisciplinárních mezinárodních vědeckých týmech.
• Doktorand během studia získá široké znalosti a dovednosti v oblasti proudění tekutin, přenosu tepla, návrhu a provozu energetických strojů, zařízení a systémů.
• Předpokládá se, že absolventi najdou uplatnění jako VaV pracovníci akademických výzkumných organizacích nebo ve výzkumných ústavech a odděleních aplikovaného výzkumu průmyslových podniků v ČR i v zahraničí a to v řadových i vedoucích pozicích.

Absolvent doktorského studijního programu Energetické inženýrství bude připraven pro samostatnou i týmovou VaV práci v akademickém prostředí, výzkumných organizacích nebo výzkumných odděleních průmyslových firem v oblasti energetiky, jak tuzemských, tak zahraničních.
Absolvent bude mít komplexní pohled na současné výzvy a problémy v oblasti energetiky a bude schopen reagovat analýzou problematiky, návrhem vhodných modelů resp. technických opatření a zařízení. Proto bude vhodným kandidátem nejen na pozice v oblasti VaV, ale také ve veřejné správě, konzultačních firmách nebo manažerských pozicích firem se zaměřením na energetiku.

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“.

Nově navrhovaný doktorský studijní program Energetické inženýrství vzniká jako nový v rámci institucionální akreditace oblasti vzdělávání „Energetika“. Navazuje na bakalářské vzdělání ve specializacích bakalářského studijního programu Energetika a navazující magisterské studijní programy Energetické a termofluidní inženýrství a Procesní inženýrství. Jedná se o vzdělání kombinující solidní teoretické základy v aplikované mechanice, konstrukci energetických strojů, projekci a provozu energetických systémů, znalosti a dovednosti ve výpočtovém a experimentálním modelování v oblasti energetiky a aplikované mechaniky tekutin a termomechaniky.
V případě uchazečů z jiných fakult nebo vysokých škol je nutné, aby zvládali výše zmíněné disciplíny na úrovni vyučované v těchto programech.

1. Dynamika vývoje parní vrstvy při chlazení horkých ocelových povrchů

   Práce se zabývá experimentálním studiem vývoje parní vrstvy při interakci proudů vody na pohybujícím se horkém povrchu. Problematika chlazení je v industriálních podmínkách složitá vzhledem k různým stádiím vývoje varu. Nejnižší intenzita chlazení je v oblasti blánového varu, kdy je voda odizolována od povrchu parní vrstvou, jež se snižuje s teplotou povrchu až dojde k jejímu proražení a přechodovému varu. Leidenfrostova teplota je závislá na dynamice proudění vody po povrchu. Pod dopadajícím laminárním proudem vody je Leidenfrostova teplota vyšší než mezi proudy. Dochází tak k lokálnímu přechlazení, což má za následek nežádoucí heterogenity v materiálových vlastnostech. V místech mezi laminárními proudy vody dochází k interakci vodních proudů ze sousedních trysek, a tak k ovlivnění mechanismu přenosu tepla. Publikace ohledně chlazení laminárními proudy se zabývají zejména chlazením na nepohybujícím se povrchu, což je vzdáleno od reálné aplikace. Laboratoř přenosu tepla a proudění je schopna charakterizovat vývoj parní vrstvy na chlazeném povrchu pomocí experimentálního výzkumu a simulací.

   Školitel: Hnízdil Milan, doc. Ing., Ph.D.

2. Ekoinovace raketových pohonů synergií peroxidu vodíku a 3D tisku

   Kapalinové raketové pohonné systémy, ve kterých peroxid vodíku (PV) slouží jako oxidační činidlo nebo monopropelant, představují významný potenciál pro redukci environmentálního dopadu a zjednodušení procesů skladování a manipulace s palivem. Nicméně, využití PV přináší specifické technické výzvy, které souvisí s jeho vysokou reaktivitou a omezenou stabilitou. Jedním z možných směrů řešení je tvarová optimalizace komponent raketového pohonného systému, vycházející z nejnovějších možností additivní výroby (3D tisku) s použitím materiálů kompatibilních s PV. Součástí řešení může být také začlenění pokročilých senzorických a řídicích systémů pro efektivní monitorování a řízení dekompozice PV, a to s cílem optimalizovat výkon a zvýšit bezpečnost pohonných systémů. Cílem tématu je tedy výzkum perspektivních konstrukčních návrhů pomocí výpočtových simulací a experimentálního modelování, který přispěje k rozvoji efektivnějších a bezpečnějších kapalinových raketových pohonných systémů. Pro tento výzkumný záměr je předpokládána podpora z projektů Evropské vesmírné agentury (ESA), včetně příležitosti získání doplňujících stipendií. Průmyslovým partnerem záměru je společnost OteSpace, s.r.o. V rámci studia se očekává aktivní účast na zahraničních mezinárodních konferencích a absolvování stáže na zahraničním pracovišti, což představuje významnou příležitost pro rozvoj profesní sítě a získání nových poznatků a dovedností. K dispozici budou nezbytné nástroje a vybavení pro pokročilý výzkum, včetně přístupu k softwaru pro výpočtovou mechaniku tekutin (CFD), vysoce výkonným výpočetním systémům (HPC), experimentálnímu zázemí a dalšímu vybavení. V rámci řešení tématu je také předpokládána aktivní účast studenta na experimentální části výzkumu (sestavování, nastavování a ladění testovací aparatury, přípravné testy s vodou, testy PV).

   Školitel: Klimeš Lubomír, doc. Ing., Ph.D.

3. Synergie AI v pokročilé analýze malých datových sad jako efektivní nástroj inovací v udržitelné energetice

   Současné výzvy v oblasti životního prostředí vyvíjejí značný tlak na vysokou účinnost inovací v rámci udržitelné energetiky. Mnohé tradiční technické koncepce dosáhly svých limitů, což vyžaduje rychlé objevování nových, převratných řešení. Počáteční fáze výzkumu a vývoje těchto technologií se potýká s nedostatkem rozsáhlých souborů dat. Teprve vznikají počáteční soubory malých dat, z nichž je třeba s maximální účinností získat informace. I v pokročilých fázích výzkumu a vývoje, zejména v interdisciplinárních tématech, je zásadní rychle a spolehlivě identifikovat podstatné souvislosti, které mohou být lidskému úsudku skryty. S postupujícím úspěšným vývojem průkopnických technologií je žádoucí optimalizovat proces sběru dat a dynamicky identifikovat nejužitečnější směry získávání dat, které co nejefektivněji přispějí ke zlepšení výsledků. Jeden z možných směrů zahrnuje použití pokročilých analýz malých dat v podobě stochastických modelů a metod kvantifikace nejistot (UQ) podporovaných nástroji umělé inteligence (AI). Cílem této disertační práce je provést komplexní výzkum výše uvedených metod se zvláštním důrazem na ty, které mohou významně přispět k vyšší efektivitě výzkumu, vývoje a návrhu nových energetických technologií, urychlit inovace a zavádění průkopnických řešení v oblasti budoucí udržitelné energetiky.

   Školitel: Mauder Tomáš, doc. Ing., Ph.D.

4. Vývoj sprejových systémů pro cílové aplikace s využitím strojového učení na databázi interních dat

   Laboratoř vícefázové mechaniky tekutin na FSI vyprodukovala v posledních deseti letech značné množství kvalitních obrazových i číselných výsledků o chování různých sprejových systémů. V současnosti se pracoviště zabývá několika tématy, mezi nimi především vývojem sprejových systémů pro 1) aplikaci nanočásticových povrchů a 2) pro zachycování CO2. Cílem práce je využít tato data, utřídit a zpracovat je tak, aby byla využitelná pro aplikaci metod strojového učení. Budou využity stávající a vyvinuty nové modely strojového učení, které následně umožní extrahovat ze stávajících i nově získaných dat nové poznatky z oblasti vícefázových disperzních soustav. Ty umožní vývoj a optimalizaci sprejových systémů pro obě zmiňované témata. Téma práce je multidisciplinární. Má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má vazbu na stávající nebo podaný výzkumný projekt. Předpokládá se několikaměsíční stáž na zahraničním pracovišti se záměrem posílení mezinárodní spolupráce, účast na technických seminářích a prezentací na konferencích. Před přijímacím řízením je nutno kontaktovat školitele a probrat podrobnosti studia.

   Školitel: Jedelský Jan, prof. Ing., Ph.D.