Odbor fluidního inženýrství Viktora Kaplana má na brněnské technice více než stoletou tradici. Odbor se zabývá nejen návrhem a konstrukcí hydraulických strojů a zařízení, projektováním vodních děl, dynamikou hydraulických strojů a zařízení ale všemi stroji, procesy a technologiemi, které pracují s tekutinami a to v moderním pojetí s multioborovým přesahem. Činnost odboru se skládá ze tří částí:
- prioritní je vzdělávání a příprava inženýrů pro průmyslovou praxi na pozice výpočtářů, konstruktérů, měřicích techniků, výzkumníků, projektantů, provozních inženýrů nebo pro technicko-ekonomické pozice.
- vědecko-výzkumná činnost v rámci výzkumných projektů, často ve spojení s průmyslem. Do výzkumu probíhajícího na odboru fluidního inženýrství zapojujeme i studenty bakalářského, magisterského a inženýrského studia. Charakteristické pro náš odbor je silná multidisciplinarita výzkumu (spolupráce s fyziky, biology, chemiky, materiálovými inženýry, elektrotechniky). Nové věci se rodí na hranici výzkumných oborů!
- spolupráce s průmyslem je klíčová pro obě strany z pohledu výzkumu i výuky.
Důležité je, že všechny tři činnosti vnímáme provázaně. Znamená to, že nejnovější poznatky z výzkumu se promítají do výuky a vy máte možnost se v rámci projektů a závěrečných prací na dílčích úkolech výzkumu sami podílet, odborníci z praxe mají vybrané přednášky v rámci předmětů vyučovaných ve specializaci Fluidní inženýrství. Každým rokem organizujeme pro studenty exkurze na vybrané elektrárny, do spolupracujících firem, jejich výrobních provozů, konstrukčních a výpočtářských kanceláří, na zkušebny nebo čistíren odpadních vod.
Možnosti a formy studia
Odbor zajišťuje výuku v bakalářském, magisterském i doktorském stupni studia. Součástí odboru je také unikátní hydraulická laboratoř nejmodernější nástroje pro výpočtové modelování a simulace.
- Bakalářské studium: odbor se podílí na výuce v bakalářských oborech Základy strojního inženýrtsví a Energetika. Vlajkovou lodí je výuka předmětu Hydromechanika (5HY), která představuje pro všechny studenty bakalářského studia úvod do fascinujícího světa mechaniky tekutin. Předmět je vyučován i v anglickém jazyce.
- Magisterské studium: odbor zajišťuje výuku specializace Fluidní inženýrství v rámci oboru Energetické a termofluidní inženýrství.
- Doktorské studium: absolventi magisterského studia mohou pokračovat dále v doktorském studiu. Cílem doktorského studia je samostatná vědecko-výzkumná činnost pod mentoringem školitele. Studenti budou mít možnost se podílet na výzkumné činnosti v pohodovém a vstřícném kolektivu pracovníků Odboru fluidního inženýrství. Studium probíhá prezenční a kombinovanou formou.
Co je to „Fluidní inženýrství"?
Fluidní inženýrství chápeme jako vědecký a technický obor, který se zabývá výzkumem proudění tekutin (kapalin a plynů) a návrhem strojů a technologií, které s tekutinami pracují. Jak si je představit konkrétně? Patří sem např. lopatkové stroje (čerpadla, vodní turbíny), potrubní systémy (včetně analýzy vodního rázu, tlakových pulzací), technologie čištění vody, vysokotlaká hydraulika a pneumatika, ale také proudění kolem automobilů, biofluidní mechanika (umělé srdce, ledviny, chlopně), trysky (rozpojování materiálu, chlazení, rozprašování).
Proč studovat fluidní inženýrství?
S tekutinami se setkáte všude kolem vás. Zamysleli jste se na kolika místech se objevují tekutiny např. v automobilech (vnější aerodynamika, brzdy, tlumiče, turbokompresor, …), jaderných elektrárnách a teplárnách (více než 10 typů čerpadel, turbíny, kompresory, …)? Na kolika místech se každý den potkáváte s tekutinami v domácnosti? Za vysavačem, fénem, různými typy ventilátorů, ale také za přípravou pitné a čištěním odpadní vody stojí inženýři, kteří tyto stroje, zařízení a technologické celky navrhli. Pokud budete studovat specializaci Fluidní inženýrství, tak se k nim můžete připojit.
Co se budete učit a jaké znalosti získáte?
Výuku našich studentů pojímáme celostně: je to kombinace hlubších teoretických základů, výpočtových simulací a experimentálního modelování. Náš absolvent má velmi solidní teoretické poznatky v mechanice kontinua, znalosti a dovednosti v oblasti výpočtového modelování (CFD, MKP) a praktické zkušenosti s experimentálním modelováním. Rozvíjíme projektovou výuku, provázanost mezi jednotlivými předměty, v některých předmětech částečně přecházíme k výuce v anglickém jazyce (zatím formou studijních podkladů).
Naším cílem je student, který se v praxi neztratí, má široký rozhled, dokáže se dále vzdělávat a rychle adaptovat na nové úkoly.
Studium je pestré, zajímavé, spojuje osvědčené základy i moderní poznatky. Jeho trochu vyšší náročnost vám bohatě vykompenzuje rozsah pracovních možností.
Kdo vás bude učit?
Jsme vyvážený mix mladších i starších pedagogů, všichni se zkušenostmi z praxe nebo výzkumu ve spolupráci s průmyslem. Výuku bereme vážně, považujeme ji za naši nejpodstatnější aktivitu. Důležitým aspektem je, že na odboru panuje přátelská atmosféra a to i mezi učiteli a studenty. Naším cílem není masová výuka, ve které není možnost individuálního přístupu a dostatku času na konzultaci se studenty. Studijní skupinu proto v každém ročníku tvoří 15-25 studentů.
Jaké máme vybavení?
Náš odbor se pyšní jedinou aktivně působící akademickou hydraulickou laboratoří v prostoru bývalého Československa. Kromě jedinečných možností pro výuku (zkoušení hydraulických strojů až do 300 kW příkonu), měření tlakových pulzací, vibrací, vizualizace proudění, exp. výzkum kavitace slouží i pro spolupráci s průmyslem a naši výzkumnou činnost.
Z hlediska výpočtových simulací jsme vybaveni akademickými i komerčními licencemi softwarových nástrojů Ansys Fluent, Ansys CFX a opensource nástrojem OpenFOAM. Pro výpočty využíváme sdíleného prostoru na masivně paralelním clusteru s více než 1000 jádry a dobře vybavenou studentskou počítačovou učebnu.
Kde se setkáte s našimi absolventy?
Naši absolventi pracují na různých pozicích např. ve firmách Litostroj Engineering (CFD výpočtáři, konstruktéři, projektanti, měřicí technici), Sigma Group (CFD a MKP výpočtáři, konstruktéři), Škoda-Auto (CFD výpočtáři), Garrett Motion (CFD výpočtáři, měřicí technici), Siemens Industrial Turbomachinery (konstruktéři, měřicí technici), Edwards (vývojoví inženýři), Hella (CFD výpočtáři), Fluid Engineering (projektanti), Strojírny Brno (konstruktéři), McDermott (projektanti), IMI (CFD a MKP výpočtáři), ČEZ (specialisté inženýringu), Bosch (měřicí technici, specialisté výroby), Porsche Engineering (CFD výpočtáři), Hydac (projektanti) a mnoha dalších
Můžeme se pochlubit, že náš absolvent Ing. Jiří Koutník, Dr. je hlavním inženýrem německé firmy Voith Hydro, jedné z největších turbínářských firem na světě. I to je snad odrazem našeho úsilí ve vzdělávání budoucích inženýrů v oblasti fluidního inženýrství.
Chcete se zapojit do našeho výzkumu?
Děláme moderní výzkum s praktickým dopadem. Naše cesta vede od originální myšlenky, přes základní a aplikovaný až k reálnému výrobku nebo praktickému nasazení. Seznamte se s třemi nedávnými příklady úspěšného výzkumu na našem odboru, do kterého se zapojili i studenti doktorského a inženýrského studia.
CaviPlasma
- nový patentovaný způsob dočišťování odpadních vod od mikropolutantů (léčiva, antikoncepce, pesticidy, atd.) využívající synergický efekt hydrodynamické kavitace a plazmového výboje. Výsledek multioborového výzkumu inženýrů, fyziků, biologů a a chemiků. Více se dozvíte např. zde https://www.fme.vutbr.cz/veda/uspechy/68532.
-
Vírová turbína
- obnovitelná energetika je dnes módním hitem i nezbytností, pro nás je to denní chléb již několik desetiletí. Patentovaná vírová turbína je konstrukčně jednoduchým řešením pro využití hydroenergetického potenciálu na malých spádech (<3 metry). V ČR jsou již 4 malé vodní elektrárny s našimi turbínami. Investorem největší z nich MVE Želina, byla firma ČEZ.
-
Více informací zde: https://www.fme.vutbr.cz/fakulta/aktuality/59104.
Vývoj čerpadla okysličovadla pro raketový motor
Kosmický výzkum je slibně se rozvíjejícím průmyslovým oborem nejen v ČR. Ve spolupráci s firmou Frentech a na objednávku Evropské kosmické agentury vyvíjíme čerpadlo okysličovadla.
.png)
Krátce z historie odboru
Obor Fluidní inženýrství Viktora Kaplana má na brněnské technice více jak stoletou tradici. V roce 1899 císař František Josef I. podepsal dekret o zřízení c.k. České technické vysoké školy Františka Josefa v Brně. V roce 1900 byl zřízen odbor strojního inženýrství. Počátky současného Odboru fluidního inženýrství sahají do doby, kdy byl v roce 1901 povolán na Českou technickou školu do Brna prof. Ing. Leopold Grimm (1862-1939). Propagoval a podporoval moderní způsoby využití vodní síly jak ve mlýnech, tak i ve velkých elektrárnách. Spolupracoval se závodem v Blansku, pro nějž konstruoval oběžná kola vodních strojů. Ve své době měl rozhodující vliv na výstavbu našich vodních děl. Podporoval realizaci Kaplanových myšlenek a doporučil odzkoušení Kaplanovy turbíny. Prof. Ing. Dr. Victor Kaplan (1876-1934) vystudoval obor strojírenství na Vysoké škole technické ve Vídni. Prof. Alfred Musil, který pracoval na Německé vysoké škole technické v Brně, nabídl Ing. Kaplanovi místo konstruktéra na katedře pro strojnictví a kinematiku. Zde také Kaplan zahájil, kromě jiného, práci na svém vynálezu vodní turbíny s natáčivými lopatkami rozváděcího i oběžného kola (tato turbína je vhodná pro nízké spády a vysoké průtoky), kterou v roce 1913 patentoval. První Kaplanova turbína byla vyrobena v roce 1914 firmou Storek a První českomoravskou továrnou na stroje v Praze. Výroba této turbíny byla uskutečněna díky podpoře českých odborníků a českých firem.
Profesora Grimma v roce 1933 v Brně vystřídal prof. Ing. Jan Kieswetter, velmi vzdělaný konstruktér a technik, vlastník 65 patentů. Prof. Kieswetter udržoval kontakt s největšími odborníky svého oboru, jakými byli například prof. Stodola v Curychu nebo prof. Thoma v Mnichově. V duchu prof. Grimma a prof. Kaplana rozdělil přednášky z nejdůležitějších předmětů na část základní a prohloubenou, kde se věnoval aktuálním problémům části strojů a zejména vodním lopatkovým strojům. Udržel tak dosavadní vysoký stupeň vzdělání v oboru, který byl srovnatelný se světovou úrovní. V roce 1947 byl zaveden nový předmět "Indirektní regulace". Pro tento předmět se habilitoval prof. Ing. Dr. M. Nechleba - toho času vedoucí teoretického oddělení a zkušebny vodních turbín v národním podniku ČKD Blansko. V roce 1951 byla rozkazem prezidenta republiky zřízena Vojenská technická akademie v Brně - základem této školy se stalo materiální vybavení, budovy i pedagogický sbor Vysoké školy technické v Brně. Mnoho akademických pracovníků a pedagogů z oboru vodních strojů přešlo na SVŠT v Bratislavě (Strojnická vysoká škola technická).
V roce 1956 (24.7.) byla vládním usnesením zřízena Fakulta energetická se strojním a elektrotechnickým oddělením. Název školy byl změněn na Vysoké učení technické v Brně. O dva roky později byl obnoven ústav vodních strojů s názvem Katedra vodních strojů. Budování nové katedry započal Ing. Mirko Mityska po návratu ze SVŠT v Bratislavě. Prvním vedoucím Katedry vodních strojů byl v roce 1959 jmenován prof. Ing. Dr. Miroslav Nechleba. V této době byla rovněž vybudována malá laboratoř hydromechaniky a čerpadel pod tělocvičnou na tř. Obránců míru. Větší zkušebna byla vybudována v Brně Kníničkách. Zde bylo možné zkoušet modely do průměru 400 mm. V roce 1961 byla na strojní fakultě zavedena výuka v oboru přístrojové, regulační a automatizační techniky. V období 1961-1963 vedl profesor Nechleba obě katedry. V roce 1964 došlo ke sloučení obou kateder do jedné s názvem Katedra vodních strojů a automatizace.