Prezenční studium

4 roky

doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Předseda :
doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.
Člen interní :
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D.
prof. Ing. Jan Jedelský, Ph.D.
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D.
prof. Ing. Zdeněk Jegla, 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. kolo (podání přihlášek od 01.04.2026 do 31.05.2026)

1. Aerosolové částice emitované z pneumatik automobilů

   Práce je zaměřena na studium emise nevýfukových částic, vznikajících při jízdě automobilů. Práce bude zaměřena z významné části experimentálně s cílem identifikovat morfologii, koncentraci a emisní faktor nevýfukových částic. V teoretické části bude doplněna detailním modelování disperze generovaných částic a hodnocení možností jejich záchytu.

   Školitel: Pospíšil Jiří, prof. Ing., Ph.D.

2. Atomizér s adaptabilním sprejem pro aplikace se silnou interakcí s okolním prouděním

   Rostoucí využití bezpilotních prostředků (UAV) v oblasti zemědělství nebo hašení požárů klade vysoké nároky na kvalitu a stabilitu spreje. Na rozdíl od stacionárních aplikací zde dochází k velmi silné interakci spreje s okolním prouděním. Toto vede k významnému riziku odvanu, nerovnoměrné depozice kapek a nízké efektivitě rozprašování.

   Cílem disertační práce bude vývoj a optimalizace trysky určené pro drony. Práce se zaměří na výzkum rozpad kapalného filmu, tvorbu spreje a jeho interakci s komplexním proudovým polem. Práce se bude zabývat jak samotným návrhem atomizéru, tak hodnocením vlivu provozních parametrů a letových podmínek na velikost kapek a jejich trajektorii.

   Budou využity moderní optické diagnostické metody (např. vysokorychlostní kamera, PIV, PDA/LDV) v kombinaci s numerickými simulacemi (CFD, případně LES), které umožní detailní popis proudění a transportu kapek.

   Na základě experimentálních a numerických dat bude zkoumán potenciál využití metod strojového učení a umělé inteligence pro „chytrou“ adaptaci spreje – například úpravu provozních parametrů trysky (tlak, průtok, víření) s cílem minimalizovat ztráty a maximalizovat účinnost aplikace.

   Doktorand se bude podílet na návrhu a realizaci zkušebního zařízení simulujícího podmínky provozu na dronu, provádět experimenty a vyhodnocovat naměřená data. Výsledky práce přispějí k lepšímu pochopení fyzikálních procesů atomizace kapalin v komplexních proudových polích a k vývoji pokročilých sprejových systémů pro UAV aplikace.

   Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající či připravované projekty pracoviště v oblasti vývoje trysek a sprejových technologií. Předpokládá se možnost několikaměsíční zahraniční stáže, účast na odborných seminářích a prezentace výsledků na mezinárodních konferencích.

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

3. Geometricky složité struktury vyráběné 3D tiskem pro intezifikaci přenosu tepla: Modelování a optimalizace

   Efektivní přenos tepla a optimální návrh tepelných výměníků patří mezi důležité oblasti související s účinností a ekonomičností široké řady zařízení, ve kterých dochází k tepelné výměně a její intenzifikaci. V minulosti byly technologie pro návrh a výrobu teplosměnných ploch omezeny na konvenční způsoby. V posledních letech však došlo k výraznému rozvoji aditivních technologií zahrnující 3D tisk kovových materiálů. Tento způsob výroby otevírá zcela nové možnosti výroby teplosměnných struktur s velmi komplikovanou topologií pro maximalizaci teplosměnné plochy (např. využití gyroidů). Cílem tématu bude vytvořit a validovat výpočtové modely pro simulaci tepelného chování komplexních struktur pro intenzifikaci přenosu tepla a tepelný výkon těchto struktur dále optimalizovat, např. pomocí soft computing metod. V tomto ohledu se předpokládá využití především přírodou inspirovaných algoritmů a metaheuristik, např. genetického algoritmu či optimalizace hejnem částic. Tyto metody mají totiž dle již publikovaných studií značný potenciál úlohy tohoto typu efektivně řešit. Tento výzkumný záměr je součástí aktuálně řešeného projektu MEBioSys (projekt výzvy OP JAK Špičkový výzkum) a projektu GAČR. 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 (testování vyrobených tepelných výměníků a sběr dat pro validaci výpočtových modelů).

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

4. Integrace termo-fyziologických modelů do energetických simulací kabinových HVAC systémů

   Integrace termo-fyziologických modelů do energetických simulací kabinových HVAC systémů představuje interdisciplinární přístup propojující oblast lidské termo-fyziologie, přenosu tepla a energetického inženýrství. Tradiční návrh HVAC systémů je zpravidla založen na parametrech prostředí, jako je teplota vzduchu, relativní vlhkost či rychlost proudění. Naproti tomu pokročilé termo-fyziologické modely či indexy tepelného stresu popisují odezvu lidského organismu na tepelné zatížení prostřednictvím detailní bilance tepla, regulace prokrvení, produkce potu a změn teploty jádra i kůže. Jejich implementace do energetických modelů kabiny by umožnila simulovat vzájemnou interakci mezi člověkem a mikroklimatem v uzavřeném prostoru včetně časově proměnných okrajových podmínek a případných lokálních tepelných efektů.

   Téma disertační práce se zaměřuje na možnost integrace pokročilých termo-fyziologických modelů či indexů tepelného stresu do energetických simulačních nástrojů používaných pro návrh a optimalizaci kabin automobilů a HVAC systémů. Cílem je vytvořit propojený model typu „člověk–HVAC“, který bude stanovovat vhodnou úroveň tepelného komfortu, zaručí snížení tepelného stresu, či minimalizuje energetickou spotřebu daného systému. Práce by tedy měla být zaměřena na aplikovaný výzkum a možnosti realizace a využití navrhovaného řešení v praxi. Dále bude také cílem práce volba vhodných termo-fyziologických modelů či indexů, jejich implementace a případné rozšíření jejich podmínek aplikovatelnosti pro dané řešení za pomoci experimentálních dat.

   Školitel: Fišer Jan, doc. Ing. Bc., Ph.D.

5. Interakce sprejů s komplexním okolním prouděním

   Tato disertační práce je zaměřena na výzkum chování spreje generovaného tlakovými vířivými tryskami s co-axiálním přívodem primárního vzduchu (typ air-assist), které jsou vystaveny příčnému proudění. Toto uspořádání simuluje aerodynamické podmínky panující v primární zóně spalovací komory leteckého proudového motoru. Hlavním cílem je hlubší pochopení primárního a sekundárního rozpadu kapaliny a popis následného prostorového rozptýlení kapiček v interakci s prouděním.

   Jádrem výzkumu bude studie kombinující experimentální měření s metodami výpočetní dynamiky tekutin (CFD). Práce se zaměří především na systematické zkoumání vlivu hybnostních poměrů – a to jak mezi primárním co-flow vzduchem a kapalinou, tak mezi výsledným proudem z trysky a hlavním příčným proudem vzduchu. Bude zkoumána penetrace spreje, trajektorie jeho jádra, rozpad kapalinového filmu a výsledná distribuce velikosti kapek. Hlavním výstupem a přínosem této disertační práce bude vytvoření fyzikálního zobecnění chování zkoumaných trysek v závislosti na definovaných hybnostních poměrech a okrajových podmínkách. Toto zobecnění bude formulováno do podoby matematických korelací nebo zjednodušených modelů, které budou přímo využitelné a snadno implementovatelné do komerčních i open-source CFD kódů. Výsledky tak poskytnou inženýrům a výzkumníkům spolehlivý a výpočetně efektivní nástroj pro přesnější predikce přípravy palivové směsi, což je nezbytný krok pro budoucí návrhy a optimalizace nízkoemisních spalovacích komor proudových motorů.

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

6. Interakce turbulentních struktur s povrchovými nestabilitami při atomizaci kapalinových filmů

   Tato disertační práce se zaměřuje na studium vlivu turbulence příčného proudění na mechanismy primárního rozpadu kapalinových stěn. Práce bude experimentálního charakteru a bude kombinovat pokročilou charakterizaci turbulentního proudění, generovaného pomocí pasivních či aktivních mříží ve větrném tunelu, optické diagnostické nástroje pro charakterizace spreje s použitím širokého spektra pracovních kapalin s různými vlastnostmi. Studie zahrnuje jak Newtonské kapaliny s variabilní viskozitou, tak ne-newtonské tekutiny vykazující viskoelastické chování. Cílem je popsat dominantní frekvence povrchových vln a iniciaci tvorby ligamentů a korelovat je se specifickými prostorovými měřítky turbulencí v okolním proudu vzduchu.

   Výstupem disertační práce bude ucelený fyzikální model primárního rozpadu, který zohledňuje nelineární interakci mezi vnější turbulencí a vnitřními reologickými silami kapalin. Práce přinese nové poznatky o tom, jak viskozita a ne-newtonské vlastnosti tlumí či naopak zesilují vliv turbulentních měřítek na destabilizaci rozhraní fáze plyn-kapalina. Výsledné korelace umožní přesnější predikci atomizačních procesů v průmyslových aplikacích, od spalovacích komor proudových motorů po potravinářský průmysl, kde hraje proudění a turbulence zásadní roli.

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

7. Kalibrace a ověření CFD modelů eroze částicemi v zakřivených průtočných geometriích

   Cílem dizertační práce je vyvinout a ověřit numerický (CFD) postup pro predikci eroze způsobené pevnými částicemi v proudění se zakřivenými stěnami a technicky relevantními tvary (typu lopatkový kanál čerapdla nebo turbíny). Student bude pracovat s vícefázovým modelováním (Euler–Lagrange/DPM), včetně volby vhodných okrajových podmínek, turbulence a interakce částic se stěnou. Důležitou částí bude kalibrace parametrů erozních modelů (např. Finnie/Tabakoff) vůči experimentálním datům a jejich citlivostní analýza. Součástí bude vyhodnocení nejistot a stanovení mezí použitelnosti pro různé materiály, velikosti a koncentrace částic i provozní režimy. Výstupem budou validované výpočetní postupy a doporučení pro přenos výsledků z laboratorních konfigurací na složitější reálné geometrie (např. lopatkové kanály turbín a čerpadel).
   Práce bude vznikat v rámci mezinárodního projektu GAČR ve spolupráci s Univerzitou v Ljubljani (Slovinsko), Práce bude vznikat v rámci mezinárodního projektu GAČR ve spolupráci s Univerzitou v Ljubljani (Slovinsko), to umožní realizaci stáže, výjezdy na konference atd.

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

8. Kavitační eroze dílů palivových čerpadel: zrychlené zkoušky, kvantifikace poškození a ověřený model opotřebení

   Cílem práce je experimentálně kvantifikovat kavitační poškození vybraných dílů čerpadla a navrhnout postup, jak z urychlených testů spolehlivě odvodit riziko eroze v reálném provozu. Student se bude věnovat návrhu a vyhodnocení experimentů (včetně instrumentace), detailnímu měření a popisu poškozených povrchů a tvorbě srovnatelných map eroze. Na základě dat bude sestaven a ověřen model kavitační eroze použitelný pro hodnocení konstrukčních variant a provozních režimů. Praktickým přesahem může být i propojení s diagnostikou: hledání vazeb mezi mírou kavitace/eroze a měřitelnými signály z testů (např. vibroakustika) pro včasnou detekci kavitace během zkoušek.

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

9. Kryogenní separace a záchyt plynů

   Náplní doktorského studia bude výpočtové i experimentální bádání v oblasti velmi nízkých teplot. Cílem práce bude návrh technologie, zejména výměníku, pro podchlazení plynů na teplotu kondenzace, tedy na teploty okolo -150 °C. Práce je spjata s projektem řešeným s průmyslovým partnerem.

   Školitel: Baláš Marek, doc. Ing., Ph.D.

10. Nabíjecí infrastruktura pro elektrická vozidla: Strojové učení a analýza chování uživatelů pro optimalizaci a prediktivní údržbu

    Zelená dohoda pro Evropu (European Green Deal) je v současné době velmi diskutovaným tématem, který cílí na 55% snížení emisí skleníkových plynů do roku 2030 a na bilančně nulové emise skleníkových plynů do roku 2050. Součástí této strategie je také transformace sektoru dopravy: přechod od spalovacích motorů využívajících fosilní paliva k elektricky poháněným vozidlům. Rostoucí počet elektromobilů ale přináší mnohé problémy, které je potřeba efektivně vyřešit. Jedním z nich je nabíjení elektromobilů, protože stávající elektrická síť a infrastruktura nejsou kapacitně schopny zajistit současné nabíjení velkého počtu elektromobilů. Cílem tématu bude vytvořit výpočtové nástroje, které budou umožňovat optimalizaci infrastruktury nabíjecích stanic elektromobilů (počet stanic, jejich rozmístění, nabíjecí výkon atd.), predikovat potřebu jejich údržby a využívat analýzu a predikci chování uživatelů (řidičů elektromobilů) pro efektivní provoz a využívání dobíjecí infrastruktury. K tomuto účelu se předpokládá využití nástrojů strojového učení, umělé inteligence a prediktivního modelování. Tento výzkumný záměr je součástí aktuálně řešeného projektu ITEM z výzvy OP JAK Mezisektorová spolupráce. 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 vysoce výkonným výpočetním systémům (HPC), experimentálnímu zázemí a dalšímu vybavení.

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

11. Nestability vznikající při obtékání tuhého tělesa

    Při obtékání tuhého tělesa dochází k buzení a k nestabilitám. Asi nejznámější je buzení je od kármánových vírů, případně nestability typu odtržení proudu, flutteringu nebo gallopingu na obtékaném tělese. Cílem disertační práce bude modelovat tyto jevy, provedení experimentálního výzkumu a navrhnout opatření pro zabránění těmto nestabilitám, případně využití tohoto kmitání k zisku energie.

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

12. Numerické modelování proudění a kavitace v palivových odstředivých čerpadlech a návrh hydraulických úprav

    Práce se zaměří na vytvoření a ověření CFD postupů pro predikci kavitace v reálné geometrii palivového čerpadla, včetně výběru vhodného vícefázového přístupu, turbulence a okrajových podmínek. Student bude porovnávat simulace s experimentálními daty z výkonnostních a životnostních zkoušek a postupně model zpřesňovat tak, aby byl použitelný pro návrh změn hydrauliky. Výstupem budou doporučení, které konstrukční zásahy nejúčinněji omezují kavitaci při zachování požadovaného výkonu a účinnosti. Dizertace bude probíhat v rámci projeku aplikovaného výzkumu s průmyslovým partnerem.

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

13. Predikce kavitační eroze

    Kavitační eroze je negativním projevem kolapsu kavitačních bublin na povrchu např. lopatek hydraulických strojů (čerpadel, vodních turbín). Kromě experimentálního výzkumu kavitační eroze je důležité umět predikovat intenzitu kavitačního opotřebení již ve fázi návrhu stroje s využitím výpočtového modelování. Cílem dizertační práce je výzkum vedoucí k tvorbě kavitačního modelu na bázi postprocessingu dat z CFD modelování a experimentální validace modelu.

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

14. Rotor–stator interakce v odstředivých čerpadlech: predikce tlakových spekter, radiálních sil a akustiky pomocí RANS a scale-resolving CFD

    Tlakové pulzace vyvolané rotor–stator interakcí (RSI) patří mezi hlavní zdroje vibrací a hluku odstředivých čerpadel a často stojí za provozními problémy a reklamacemi (nadměrný hluk, zvýšené vibrace, zatížení ložisek a ucpávek, únava komponent či interakce s potrubním systémem). Zatímco CFD je v praxi běžně využíváno pro predikci hydraulického výkonu, spolehlivá predikce spekter tlakových fluktuací, radiálních sil a jejich akustických důsledků v celém provozním rozsahu stále naráží na otázku volby vhodné úrovně modelování turbulence: kdy je dostatečné URANS/RANS a kdy je nutné použít scale-resolving přístupy(SAS/DES/LES-like). Cílem dizertační práce je vyvinout, ověřit a průmyslově aplikovat metodiku CFD predikce RSI-indukovaných tlakových spekter a radiálních sil v odstředivých čerpadlech v celém provozním rozsahu a propojit tyto výsledky s akustickými indikátory. Zvláštní důraz bude kladen na:

    - kritéria volby turbulentního modelu (RANS/URANS vs. scale-resolving) vzhledem k cílovým metrikám (BPF složky vs. broadband)
    - vývoj tlakových spekter v závislosti na pracovním bodě (od blízkosti optima po off-design)
    - vazbu CFD → akustika (pragmatické NVH metriky a/nebo aeroakustická analogie)
    - vliv geometrických parametrů (zejména prvků odpovědných za RSI) na pulzace a hluk
    - vliv výrobních tolerancí (reálné odchylky a vůle) na RSI a akustickou odezvu.

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

15. Rozvoj metody hraničních vířivých elementů se spojitým rozložením vířivosti a její aplikace 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.

16. Struktury vyrobené aditivními technologiemi pro přenosu tepla v HVAC aplikacích

    Přenos tepla a hmoty v HVAC aplikovaných procesech je velmi často závislý na geometrickém provedení materiálových struktur, na kterých k přenosu dochází. V případě minimalizace přenosu tepla je důležitá vnitřní struktura materiálu s potlačením přenosových fenoménů (maximální tepelný odpor), v případě maximalizace přenosu tepla jsou pak naopak potřeba struktury pro maximalizaci efektivity fenoménů přenosu tepla a hmoty (například ve výměnících, při chlazení povrchů atd.). Tyto struktury jsou často tvarově velmi specifické a vhodnou inspiraci lze například hledat u evolucí optimalizovaných přírodních struktur (korály, termitiště, cévní systém listů atd.). Vzhledem k tvarové komplexnosti těchto struktur je jednou z mála technologií pro jejich výrobu aditivní technologie tzv. 3D tisk.

    Téma disertační práce se zaměřuje na oblast využití specifických struktur vyrobených pomocí 3D tisku v oblasti přenosu tepla se zaměřením na využití designů inspirovaných biologickými systémy. Práce by měla směřovat na aplikovaný výzkum a využití takových struktur například v problematice výměníků tepla, chladicích systémů, speciálních ochranných oděvů a izolačních materiálů. Cílem práce bude také prokázat aplikovatelnost v oblasti HVAC systémů nebo tepelného komfortu s cílem zlepšit výkon systému, snížit spotřebu energie či zvýšit využití obnovitelných zdrojů energie

    Školitel: Fišer Jan, doc. Ing. Bc., Ph.D.

17. Škálování sprejových kolon se silnou interakcí plyn–kapalina

    Sprejové kolony využívané v procesech čištění plynů nebo absorpce CO₂ jsou klíčově ovlivněny vlastnostmi použitého atomizéru a jeho interakcí s okolním prouděním. Při přechodu od laboratorního k poloprovoznímu a provoznímu měřítku však často dochází ke zhoršení účinnosti procesu vlivem změn v charakteru spreje, proudění a distribuce kapek.

    Cílem disertační práce bude studium a návrh metod škálování sprejových kolon používající různé atomizéry. Práce se bude zabývat vlivem typu, počtu a umístění atomizéru, provozních parametrů a měřítka zařízení na velikost mezifázové plochy a distribuci kapek v koloně. Experimentální výzkum s využitím optické diagnostiky bude kombinován s CFD simulacemi za účelem identifikace klíčových bezrozměrných parametrů vhodných pro škálování.

    Součástí práce bude syntéza a aplikace škálovacích zákonů a doporučení pro návrh atomizérů a rozstřikových kolon pro maximalizaci mezifázového rozhraní a minimalizaci nežádoucích jevů, jako je unášení kapaliny nebo nerovnoměrná distribuce v koloně.

    Doktorand se bude podílet na návrhu a realizaci sprejové kolony, provádět experimenty a vyhodnocovat naměřená data. Výsledky práce přispějí k lepšímu pochopení vícefázového proudění ve sprejových kolonách.

    Téma má plné technicko-materiální zabezpečení, zejména laboratorní vybavení, techniku a materiál pro experimenty. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu. Téma má návaznost na stávající či připravované projekty pracoviště v oblasti vývoje trysek a sprejových technologií. Předpokládá se možnost několikaměsíční zahraniční stáže, účast na odborných seminářích a prezentace výsledků na mezinárodních konferencích.

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

18. Termodynamika procesů komprese a expanze vodíku v systémech rychlého plnění vodíkových vozidel

    Rychlé plnění nádrží vodíkových vozidel poháněných palivovými články zahrnuje řadu rychlých termodynamických procesů. Pro rozvoj vodíkové mobility hraje zásadní roli možnost naplnit vysokotlakou vodíkovou nádrž vozidla v relativně krátkém čase (cca 5 minut). Proces rychlého plnění je zásadně omezen termodynamickým chováním vodíku. Pro zabránění překročení bezpečných teplotních limitů nádrže je nutné vodík předchlazovat na nízké teploty (např. -40 °C). Chlazení vodíku výrazně snižuje celkovou energetickou a ekonomickou efektivitu jak vodíkových plnících stanic, tak vodíkové mobility. Doktorské téma je zaměřeno na vytvoření prediktivního termodynamického modelu pro plnění nádrží vodíkem. Cílem je vytvořit optimalizovaný protokol plnění, který bude aktivně řídit procesy stlačování a expanze vodíku pro zamezení teplotních špiček a tím snížení požadovaného výkonu na chlazení vodíku.

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

19. Vliv obnovitelných zdrojů energie na nabíjecí infrastrukturu elektrických vozidel

    Integrace obnovitelných zdrojů energie, jako je solární a větrná energie, do nabíjecí infrastruktury bateriových elektrických vozidel (BEV) je spojena s řadou úskalí. Obnovitelné zdroje energie jsou ze své podstaty proměnlivé a nestálé, což vede ke kolísání dodávaného množství elektrické energie. Tyto výkyvy mají dopad na provoz nabíjecí infrastruktury BEV. Téma disertační práce je zaměřeno na výzkum vlivu proměnlivosti obnovitelných zdrojů energie na nabíjecí infrastrukturu BEV a s tím spojených požadavků na skladování elektrické energie. Cílem je vytvořit model pro dimenzování potřebné kapacity bateriových úložišť.

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

20. Vliv struktury obtékaného povrchu na vlastnosti mezní vrstvy, iniciaci kavitace a kavitační erozi

    Cílem dizertační práce je prozkoumat vliv různě tvarovaných a různě rozmístěných struktur na povrchu hydraulického profilu na jeho hydraulické a kavitační charakteristiky. Práce bude probíhat nejdříve s využitím výpočtových simulací založených na hybridních přístupech k modelování turbulence a následně bude provedena experimentální validace v kavitačním tunelu odboru fluidního inženýrství. Aplikaci lze nalézt u lopatek hydraulických strojů nebo na funkčních površích různých hydraulických zařízení (např. ventily).

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

21. Využití metodiky zpracování obrazu a zvuku 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.

22. Vývoj a optimalizace sprejových systémů pro cílové aplikace s využitím strojového učení nad interní experimentální databází

    Laboratoř vícefázové mechaniky tekutin na FSI v posledních deseti letech shromáždila rozsáhlou sadu kvalitních obrazových i číselných dat o chování různých rozprašovacích systémů v širokém rozsahu provozních podmínek. Pracoviště se aktuálně zaměřuje zejména na vývoj sprejů pro (1) depozici nanočásticových/funkčních povlaků a (2) intenzifikaci procesů zachycování CO₂.Cílem disertační práce je tato data systematicky utřídit, doplnit metadata a nejistoty a vytvořit reprodukovatelnou databázi vhodnou pro metody strojového učení. ML modely (včetně fyzikálně informovaných přístupů a modelů s odhadem nejistot) budou využity k data miningu, predikci metrik kvality spreje (např. režim atomizace, SMD, úhel kužele, penetrace, depoziční účinnost, charakteristiky přestupu hmoty) a k inverznímu návrhu a více-kriteriální optimalizaci geometrie a provozních podmínek atomizérů. Součástí práce bude experimentální ověření vybraných návrhů a případně návrh doplňujících experimentů (DoE/active learning).Téma je multidisciplinární (vícefázové proudění, experimentální diagnostika, zpracování dat, ML/optimalizace) a má plné technicko-materiální zabezpečení. Předpokládá se částečná finanční podpora studenta z projektu, návaznost na stávající/podaný výzkumný projekt, zahraniční stáž v délce několika měsíců a prezentace výsledků na konferencích. Před přijímacím řízením je nutné kontaktovat školitele a projednat podrobnosti.

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