DOKTORSKÉ STUDIUM FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 DOKTORSKÉ STUDIUM FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ 1 / 27

2 Zapojení do činnosti špičkových vědecko-výzkumných center Spolupráce s významnými průmyslovými podniky Zahraniční stáže a pobyty Progresivní ohodnocení 2 / 27

3 Příklady témat doktorského studia 3 / 27

4 INTELIGENTNÍ MOBILNÍ MĚŘICÍ SYSTÉM PRO TECHNIKU PROSTŘEDÍ Cílem je vývoj moderního měřicího systému postaveného na hardware a software firmy National Instrument. Zejména se jedná o využití možnosti RT operačních systémů a techniky FPGA. Integrace simulačních modelů do měřicího systému. Vývoj softwaru pro sběr dat včetně kalibrace a eliminace chyb. Integrace výsledků dat do simulačních modelů. Provedení experimentů. Zpracování výsledků. doc. Ing. Josef ŠTĚTINA, Ph.D. stetina@fme.vutbr.cz Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí 4 / 27

5 MODELOVÁNÍ ÚLOH PŘENOSU TEPLA A HMOTY S FÁZOVÝMI ZMĚNAMI VYUŽÍVAJÍCÍ PARALELIZACI ALGORITMŮ Aplikace numerických algoritmů určených pro řešení úloh přenosu tepla s fázovými přeměnami s využitím vysoké paralelizace kódu. Pro řešení budou využity grafické procesorové karty TESLA nebo Intel Xeon Phi a softwarové nástroje MATLAB, C++ a COMSOL Multiphysics. Vývoj algoritmů pro řešení přenosu tepla a hmoty s fázovými přeměnami. Adaptace metod pro využití paralelních procesorových jednotek. Aplikace vyvinutých algoritmů pro procesy plynulého odlévání oceli, provedení simulací. Zpracování výsledků. doc. Ing. Josef ŠTĚTINA, Ph.D. stetina@fme.vutbr.cz Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí 5 / 27

6 OPTIMALIZACE TLUMENÍ KOLÍSÁNÍ TEPLOTY TEKUTINY POMOCÍ AKUMULACE TEPLA PŘI ZMĚNĚ SKUPENSTVÍ Využití a 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 teploty proudící tekutiny. Provedení měření na zkušebním zařízení. Analýza různých PCM materiálů. Optimalizace návrhu zařízení. Zpracování výsledků. doc. Ing. Josef ŠTĚTINA, Ph.D. stetina@fme.vutbr.cz Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

7 VÝVOJ ALGORITMŮ PRO ŘEŠENÍ ÚLOH PŘENOSU TEPLA A HMOTY S FÁZOVÝMI A STRUKTURÁLNÍMI ZMĚNAMI VYUŽÍVAJÍCÍ MOŽNOSTÍ GPU Cílem je adaptace metody front tracking, která je určena pro řešení úloh přenosu tepla s fázovými přeměnami. Řešení předpokládá využití vysoké paralelizace kódu s využitím grafických procesorových jednotek TESLA. Počítačová implementace je předpokládána v MATLABu a jazyce C++. Adaptace algoritmů front tracking pro řešení fázových změn. Úprava algoritmů pro využití GPU. Provedení simulací. Zpracování výsledků. doc. Ing. Josef ŠTĚTINA, Ph.D. stetina@fme.vutbr.cz Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí 7 / 27

8 KVAZI-KŘEHKÉ PORUŠENÍ VRSTEVNATÝCH POLYMERNÍCH MATERIÁLŮ Cílem je relevantní popis šíření creepové trhliny ve vrstevnatých polymerních materiálech s uvážením residuálních napětí. Seznámení se s mechanismy poškození polymerních materiálů Vývoj 3D numerického modelu Popis pomocí zobecněné lomové mechaniky Predikce životnosti vícevrstvé konstrukce doc. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. hutar@ipm.cz Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

9 NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ ZAVÍRÁNÍ ÚNAVOVÉ TRHLINY Cílem této práce je numerické modelování šíření únavové trhliny se zahrnutím vlivu plasticky indukovaného zavírání trhliny v případě složitějších trojdimensionálních úloh. Seznámení se s elasto-plastickou lomovou mechanikou Vývoj 2D a 3D numerického modelu umožňující simulaci šíření trhliny Porovnání výsledků s experimentálními daty Predikce chování únavové trhliny doc. Ing. Pavel Hutař, Ph.D. hutar@ipm.cz Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i. 9 / 27

10 MODELOVÁNÍ PROCESU TVORBY NÁNOSŮ V KOTLÍCH Cílem je vytvoření modelu tvorby nánosů na teplosměnných plochách kotlů za provozu. Smyslem modelu je predikce prostorově rozlišené intenzity zanášení v kotli s využitím matematického modelování. Týká se široce rozšířených kotlů pro výrobu páru spalováním uhlí a biomasy. Sběr a analýza podkladů pro tvorbu modelu Spolupráce s průmyslovými partnery Vývoj matematického modelu s využitím nástrojů ANSYS FLUENT a OpenFOAM Simulace tvorby nánosů v prostředí reálného kotle doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D. hajek@fme.vutbr.cz Ústav procesního a ekologického inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

11 MODELOVÁNÍ ON-LINE ČIŠTĚNÍ TEPLOSMĚNNÝCH PLOCH V KOTLÍCH Cílem je vysvětlení principů procesů čištění nánosů na teplosměnných plochách kotlů za provozu s využitím matematického modelování. Analyzované metody zahrnují zejména ostřikování vodním paprskem, sprchování a ofukování. Sběr a analýza experimentálních dat Spolupráce s průmyslovými partnery Vývoj matematických modelů s využitím nástrojů ANSYS FLUENT a OpenFOAM Simulace čištění v prostředí reálného kotle doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D. hajek@fme.vutbr.cz Ústav procesního a ekologického inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

12 VÝPOČETNÍ METODY GEOMETRICKÝCH ALGEBER (GA) S APLIKACEMI V BIONICE Cílem je vytvoření softwarových nástrojů pro řízení bionických mechanismů zejména robotických hadů prostředky GA. Studium modelu a aparátu GA Analýza stávajících výpočetních prostředků Vytvoření řídícího SW Testování a ladění na reálných modelech doc. Mgr. Jaroslav Hrdina, Ph.D. hrdina@fme.vutbr.cz Ústav matematiky Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

13 APLIKACE DIFERENCIÁLNÍ GEOMETRIE PŘI ŘÍZENÍ NEHOLONOMNÍCH SYSTÉMŮ V BIONICE Cílem je analýza a řízení robotických hadů metodami diferenciální geometrie a pokročilé lineární algebry. Studium diferenciální geometrie Tvorba virtuálního modelu Analýza řiditelnosti Práce s reálným mechanizmem doc. Mgr. Jaroslav Hrdina, Ph.D. hrdina@fme.vutbr.cz Ústav matematiky Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

14 FUNKČNÍ VLASTNOSTI 2D SAMOUSPOŘÁDANÝCH SUPRAMOLEKULÁRNÍCH NANOSTRUKTUR Pochopení interakce molekul plynu a povrchových samouspořádaných struktur Příprava povchových nanostuktur na površích a jejich charakterizace na atomární úrovni pomocí STM Studium jejich interakce s molekulami plynu (CO 2, CO, O 2 ) Studium vlivu složení samuspořádaných struktur na interakci s molekulami plynu doc. Ing. Jan Čechal, Ph.D. cechal@fme.vutbr.cz Ústav fyzikálního inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

15 SUPRAMOLEKULÁRNÍ SAMOUSPOŘÁDÁVÁNÍ NA POVRŠÍCH Popis procesu samouspořádávání komplexních systémů na površích kovů a grafenu. Příprava grafenových vzorků Příprava povchových nanostuktur na površích kovů a grafenu a jejich charakterizace na atomární úrovni pomocí STM doc. Ing. Jan Čechal, Ph.D. cechal@fme.vutbr.cz Ústav fyzikálního inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

16 MONITOROVÁNÍ POVRCHŮ POMOCÍ ELEKTRONOVÉ MIKROSKOPIE A SPEKTROSKOPIE Cílem je monitorovat vývoj základních vlastností systémů skládajících se z atomů kovů, organických molekul a nanočástic. Zvládnutí experimentálních metod: SEM, LEEM, XPS, UPS, AR-PES, AES Jejich použití pro analýzu daných systémů v reálném čase a za zvýšené teploty. doc. Ing. Jan Čechal, Ph.D. cechal@fme.vutbr.cz Ústav fyzikálního inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

17 MATEMATICKÝ POPIS RYCHLOSTI TĚŽIŠTĚ ENERGIE ELEKTROMAGNETICKÉHO PULSU PŘI PULSNÍM PŘENOSU INFORMACÍ V DISPERSNÍM PROSTŘEDÍ Cílem je využití prostředků informatiky, matematické analysy a numerické matematiky k popisu pohybu elektromagnetického pulsu v dispersním prostředí. Aplikace lze očekávat u pulsního přenosu informací např. ve vlnovodech, optických vláknech a optických kabelech, zvláště v případě nanosekundových pulsů. Rozbor souvislosti mezi matematickým popisem signálu a jeho fyzikální indikací. Rychlost těžiště toku energie (Poyntingova vektoru) a její srovnání s klasickou definicí grupové rychlosti signálu, případně s jinými jejími definicemi. Pokusit se o doporučení způsobu výběru vhodné definice grupové rychlosti se zřetelem k typu signálu a schopnostem indikujícího přístroje. Zpracování doktorské disertace a možné aplikace v našich nebo zahraničních firmách, například těch, které se zabývají nanosekundovou pulsovou technikou ve vlnovodech, optických kabelech a optických vláknech. Nevylučujeme ani možnosti využití matematické analogie v akustických signálech. doc. RNDr. Jindřich Klapka, CSc, Hon.DSc. klapka@fme.vutbr.cz Ústav automatizace a informatiky Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

18 KINETIKA TVORBY JEMNÝCH ČÁSTIC V PROUDU SPALIN Cílem je stanovit vliv provozních parametrů spalovacího zařízení na vznik a růst drobných tuhých a kapalných částic v proudu spalin. Studium publikovaných prací k problému Příprava experimentálních měření Realizace provozních měření Vyhodnocení naměřených dat doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. pospisil.j@fme.vutbr.cz Energetický ústav, Odbor energetického inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

19 TEPELNÉ VÝMĚNÍKY S HYDROFOBNÍ ÚPRAVOU POVRCHU Cílem práce je posoudit možnosti zvýšení intenzity přestupu tepla u kondenzátorových trubkových svazků omezením přítomnosti kapalného filmu. Studium publikovaných prací k problému Příprava a realizace experimentů Vyhodnocení naměřených dat Formulace matematických závislostí doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. pospisil.j@fme.vutbr.cz Energetický ústav, Odbor energetického inženýrství Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

20 MATEMATICKÉ MODELOVÁNÍ DĚJŮ V LABYRINTOVÝCH UCPÁVKÁCH Cílem je matematické řešení rychlostních, tlakových a teplotních polí v labyrintových ucpávkách energetických strojů Seznámení s problematikou Realizace výpočtových studií metodou CFD Srovnání s experimentálními výsledky Vyhodnocení provozních závislostí doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. pospisil.j@fme.vutbr.cz Energetický ústav, Odbor energetického inženýrství Rychlost (m/s) Vzdálenost (m) Témata doktorského studia pro akademický rok 2015/ / 27

21 VLIV MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ INTRALUMINÁLNÍHO TROMBU NA RIZIKO RUPTURY VÝDUTĚ BŘIŠNÍ AORTY Zahrnout do stávajícího výpočtového modelu napjatosti ve výduti aorty (AAA) reálné vlastnosti trombu (remodelované krevní sraženiny - ILT), která ji zčásti vyplňuje. Návrh experimentálního zařízení Měření tuhosti a propustnosti trombu Konstitutivní popis chování trombu Zahrnutí vlastností trombu do modelu pro predikci ruptury prof. Ing. Jiří Burša, PhD. bursa@fme.vutbr.cz Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky. Té 21 / 27

22 VLIV NEROVNOSTÍ NA PŘECHOD OD PLNÉHO KE SMÍŠENÉMU REŽIMU MAZÁNÍ Cílem je studium vlivu povrchových nerovností na oddělení třecích povrchů v bodových kontaktech užitím optického tribometru. rešerše současného stavu poznání v dané oblasti definování konkrétních cílů práce návrh vhodného teoretického a experimentálního přístupu realizace experimentů či numerických simulací zhodnocení výsledků a vyvození závěrů prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. krupka@fme.vutbr.cz Ústav konstruování Té Odbor tribologie 22 / 27

23 PREDIKTIVNÍ SYSTÉM MAZÁNÍ VALIVÝCH LOŽISEK Cílem je studium závislostí mezi počátečními projevy mezních stavů valivých ložisek a optimálními parametry mazání. studium problematiky a vymezení tématu příprava experimentální metodologie realizace experimentů analýza a interpretace získaných výsledků prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D. hartl@fme.vutbr.cz Ústav konstruování Odbor tribologie Té 23 / 27

24 VLIV PROVOZNÍCH PARAMETRŮ SLM TECHNOLOGIE NA VYBRANÉ MECHANICKÉ VLASTNOSTI HLINÍKOVÝCH SLITIN Cílem práce je identifikovat vliv provozních parametrů výrobní technologie SLM na vybrané mechanické vlastnosti hliníkových slitin. studium zpracování kovu aditivními technologiemi testování práškových kovů hledání signifikantních parametrů testování materiálových vlastností Publikace výsledků doc. Ing. David Paloušek, Ph.D. Ústav konstruování Odbor reverzního Té inženýrství a aditivních technologií 24 / 27

25 STUDIUM STABILITY VLASTNOSTÍ MR KAPALIN V DLOUHODOBÉM PROVOZU Cílem je nalézt a popsat slabá místa při dlouhodobém provozování MR kapalin a vývoji originální koncepce MR reometru. rešerše současného stavu poznání formulace přesných cílů projektu vypracování optimální zkušební metodiky experimentální ověření výsledků doc. Ing. Ivan Mazůrek, CSc. mazurek@fme.vutbr.cz Ústav konstruování Odbor technické diagnostiky Té 25 / 27

26 DIAGNOSTIKA TEKUTINOVÝCH MECHANIZMŮ METODOU AKUSTICKÉ EMISE Cílem je aplikovat metodu akustické emise v oblasti diagnostiky funkce vybraných typů pneumatických a hydraulických prvků se včasnou identifikací vzniku poškození. získání experimentálních dat v průběhu funkce reálných hydraulických prvků s různým typem poškození analýza experimentů a jejich korelace s daty získanými metodou AE zpracování metodiky vyhodnocení dat aplikace výsledků doc. Ing. Pavel Mazal, CSc. mazal@fme.vutbr.cz Té Ústav konstruování Odbor technické diagnostiky 26 / 27