Charakteristika:
Hydroenergetika menších měřítek zažívá v poslední letech rozvoj. Často používanými zařízeními jsou v této kategorii čerpadla provozovaná v turbínovém režimu (Pump as Turbine „PaT“). U takto nízkých výkonů často není podstatná hodnota nejvyšší dosažené účinnosti. Důležitější je mnohdy co nejširší pásmo dostatečně vysoké účinnosti pro co největší rozsah průtoku, resp. otáček. Tato zařízení ale zpravidla postrádají možnost mechanické regulace a dochází u nich k poklesu účinnosti mimo optimální podmínky. Jednou z možností jak „rozsah vysoké účinnosti“ rozšířit, je návrh nerovnoměrné lopatkové mříže, v rámci které jsou kombinovány lopatky různých tvarů, zpravidla po dvou sadách. Každá ze sad lopatek může být navržena na jiné hydraulické podmínky a má tak odlišný tvar. Takto navržený stroj má potom obvykle, o něco nižší maximální účinnost v optimálním bodě ale dochází k navýšení účinnosti právě mimo optimální podmínky a provozní rozsah stroje s vysokou účinností se tak rozšíří. Hlavním cílem bakalářské práce je 2D návrh heterogenního oběžného kola se dvěma sadami lopatek pro čerpadlo v turbínovém režimu, pro vybraný rozsah průtoku. Návrhy budou následně validovány 2D CFD výpočty a porovnány s jednotlivými homogenními mřížemi.

Cíle:

• Rešerše nerovnoměrných lopatkových mříží a mříží nestandardních tvarů.
• Návrh a tvorba geometrie pro CFD výpočty (2D).
• Provedení CFD výpočtů.
• Zpracování a kritické zhodnocení výsledků.

Charakteristika:
Difusor, tedy charakteristické plynulé rozšíření příčného průřezu, je jednou z nejdůležitějších součástí hydraulických turbín. Je umístěn za turbínou a dochází v něm k rekuperaci tlaku ze zbytkové kinetické energie, tak aby byla turbínou co nejefektivněji využita veškerá dostupná energie. Velikost rekuperace tlaku je ale do značné míry ovlivněna konkrétním tvarem difusoru. Základním návrhovým parametrem je úhel divergence (rozevření). Dnešní moderní technologické metody ale umožňují vyrobit i difusory méně typických tvarů, které mohou být hydraulicky výhodnější než standardní kónický tvar. Cílem práce je tvarová optimalizace difusoru, pro již existující axiální turbínu. Práce bude zaměřena také na porovnání parametrické optimalizace a optimalizace metodou adjoint. Využity budou zejména již existující kódy a nástroje. Případně si může student zkusit naprogramovat svůj vlastní algoritmus (např. simplex). Výstupem bude nejen nalezení optimálního tvaru difusoru pro co nejvyšší rekuperaci tlaku ale také zhodnocení vhodnosti použitých optimalizačních metod z hlediska jejich matematické podstaty a vlivu na získané výsledky (výhody/nevýhody zvolených metod).

Cíle:

• Rešerše optimalizačních metod vhodných pro hydraulické stroje.
• Tvorba a parametrizace geometrie difusoru (nejprve 2D, 3D v případě dostatku času pouze po dohodě).
• Provedení CFD výpočtů.
• Vyhodnocení provedených výsledků.

Charakteristika:
Jedním z největších problémů axiálních potrubních turbín je vírová struktura, která se tvoří ve spáře mezi lopatkou a stěnou potrubí. Tento jev snižuje účinnost ale může mít také značný vliv na proudění v lopatkové mříži i na jejím výstupu. Téma bakalářské práce je zaměřeno na útlum této struktury pomocí tzv. wingletů, které jsou známé především z leteckého průmyslu, kde jimi v dnešní době disponuje takřka každé dopravní letadlo, lze je ale nalézt také např. i u větrných turbín. Právě správné zavedení tohoto prvku na horní plochu lopatky axiální hydraulické turbíny může významně utlumit vírovou strukturu a navýšit tak hydraulickou účinnost stroje i zrovnoměrnit proudění v lopatkovém kanálu. Student provede rešerši literatury wingletů a dalších prvků, které se používají pro utlumení těchto struktur. Na základě rešerše navrhne alespoň 3 odlišné tvary pro již existující lopatkovou mříž axiální turbíny. Následně budou provedeny CFD výpočty, na základě kterých bude provedeno kvalitativní i kvantitativní vyhodnocení jednotlivých návrhů.

Cíle:

• Rešerše typů wingletů a geometrických prvků používaných pro útlum vírových struktur.
• Tvorba 3D geometrie wingletů.
• Provedení 3D CFD výpočtů na navržených geometriích.
• Kvalitativní i kvantitativní vyhodnocení výsledků.

Charakteristika:
Simulace proudění nenewtonských kapalin jsou důležitou součástí návrhu a optimalizace technických systémů, kde se tyto látky vyskytují. Ansys Fluent standardně nabízí jen omezený výběr modelů nenewtonských kapalin. V mnoha případech je však třeba použít jiné modely, které lépe odpovídají reálnému chování těchto látek. Tyto modely je možné do Fluentu doplnit pomocí uživatelských funkcí (UDF). Pro výpočty v CFD softwarech, jako je například Ansys Fluent, je pak nutné znát konkrétní parametry těchto modelů, které se získávají proložením naměřených reologických dat.

Cíle:
Cílem bakalářské práce bude provést rešerši různých modelů nenewtonských kapalin popisujících závislost viskozity na smykové rychlosti. Na základě této rešerše budou vytvořeny odpovídající UDF funkce pro software Ansys Fluent, které umožní použití těchto modelů v CFD simulacích. Modely budou následně kalibrovány pomocí dostupných reologických dat – pro každou rovnici budou numericky určeny odpovídající modelové konstanty. Na závěr budou jednotlivé modely porovnány pomocí vhodných metrik a bude doporučen ten, který nejlépe vystihuje chování daného plastického maziva. V případě zájmu lze práci rozšířit o jednoduché CFD simulace Couettova proudění v mikroměřítku s využitím vytvořených UDF, případně o návrh grafického rozhraní (GUI) pro načítání dat, výběr modelu a vizualizaci výsledků.

Charakteristika:
Bakalářská práce se bude zabývat vlivem strukturovaných povrchů na proudění kapalin v úzkých spárách. Konkrétně mohou být povrchové struktury inspirované běžným suchým zipem – tedy smyčky a háčky, které představují jednoduché, avšak funkčně rozdílné tvary povrchové úpravy. Cílem práce je experimentálně a případně numericky analyzovat, jak tyto struktury ovlivňují rozložení rychlostního pole, vznik víření a především tlakové ztráty při laminárním či přechodovém proudění. Výsledky mohou přispět k návrhu optimalizovaných povrchů v technických aplikacích, jako jsou mikrofluidní systémy, pasivní chlazení nebo řízení průtoku těsnými konstrukčními geometriemi. Cílem bakalářské práce je experimentálně zhodnotit vliv mikrostrukturovaných povrchů tvořených smyčkami a háčky – inspirovanými strukturou suchého zipu – na chování kapaliny proudící v úzkých spárách. Práce se zaměřuje na pozorování rozdílů v proudění a tlakových ztrátách v závislosti na typu povrchu, jeho smáčivosti a případné přítomnosti vzduchových vrstev.

Cíle:

• Seznámit se s teorií proudění v úzkých kanálech, vlivem smáčivosti a textury povrchu na proudění a ztráty.
• Navrhnout a realizovat experiment pro měření rozdílů v proudění kapaliny přes různé strukturované povrchy.
• Zhodnotit získané výsledky z hlediska tvaru povrchu, jeho vlivu na smáčivost a ztráty při proudění.
• Diskutovat možnost využití těchto poznatků pro návrh funkčních povrchů s řízeným odporem vůči toku.

Charakteristika:
Tato bakalářská práce se zaměří na zkoumání vlivu smáčivosti povrchu na chování kapaliny proudící nebo stékající v úzkých spárách. Smáčivost určuje míru přilnavosti kapaliny k povrchu a může významně ovlivnit průběh proudění, rozložení kapalinového filmu, prokluz kapaliny i velikost tlakových ztrát.

Cíle:

• Teoretický rozbor jevu smáčivosti, kontaktního úhlu a jejich vztahu k adhezi a skluzu kapaliny na pevném povrchu.
• Experimentální ověření vlivu různých povrchových úprav (hydrofilní, hydrofobní) na chování kapaliny ve spáře mezi dvěma deskami.
• Pozorování rozdílů v chování kapaliny na smáčivých a nesmáčivých površích – např. formování tenkého filmu vs. kapkového toku, rozdíl v šíření kapaliny nebo nástupu pohybu.
• Zvláštní pozornost bude věnována vlivu vzduchové vrstvy, která může vzniknout na silně nesmáčivém povrchu a snižuje tření mezi kapalinou a podložkou.
• Vyhodnocení výsledků pomocí fotografií, videí, případně jednoduchých měření (např. úhel skluzu, rychlost šíření kapaliny, tlaková diference).

Charakteristika:
Tato bakalářská práce se zaměří na experimentální výzkum chování vody a vzduchu v úzkých spárách s různou smáčivostí povrchu. Cílem je prozkoumat, jak smáčivost ovlivňuje dynamiku proudění, rozložení fází (voda/vzduch), vznik kapilárních jevů a tlakové ztráty. Práce zahrnuje návrh a realizaci experimentálního uspořádání, přípravu povrchů s definovanou smáčivostí, měření a analýzu dat. Výsledky práce přispějí k hlubšímu pochopení chování kapalin a plynů v minikanálech a úzkých spárách a mohou mít uplatnění v mnoha oblastech, jako jsou minifluidika, průtočné části hydraulických strojů, 3Dtiskové technologie nebo analýza půdní vlhkosti.

Cíle:

• Návrh a realizace experimentálního okruhu pro studium proudění vody a vzduchu v úzkých spárách.
• Příprava povrchů s různým stupněm smáčivosti (hydrofilní, neutrální, hydrofobní).
• Měření a analýza tlakových ztrát při proudění vody a vzduchu v závislosti na smáčivosti povrchu a rychlosti proudění.
• Vizualizace a analýza rozložení fází (voda/vzduch) a vzniku kapilárních jevů.
• Stanovení vlivu smáčivosti povrchu na dynamiku proudění a interakci vody a vzduchu v úzkých spárách.

Charakteristika:
Plnění zavzdušněného potrubí je obvykle složitý dynamický děj. V tomto případě bude řešeno plnění zcela zavzdušněného potrubí pomocí čerpadla na jedná straně a na druhé straně bude ventil v zavřeném stavu. Po zapnutí čerpadla průtok přes čerpadlo velmi naroste, ale následně po stlačení vzduchu v zbylém objemu potrubí dojde v významnému rázu. V praxi tyto tlakové špičky mohou překročit mez pevnosti v potrubí.

Cíle:

• Bude provedena numerická simulace v 1D modelu.
• Bude navržen a proveden experiment v laboratoři OFI VK.

Charakteristika:
Hlavním úkolem bude navržení učební pomůcky, včetně popisu a matematického modelu. Matematický model proveden analytický řešením vlnové rovnice a v softwaru “ANSYS Acoustics“. Tlakové a rychlostní pulsace po délce trubice budou zkoumány pro případ hladké trubice a i pro případ trubice doplněné tlumičem uvnitř trubice.

Cíle:

• Návrh zvukové trubice využitelné při výuce.
• Dynamický model zvukové trubice.
• Popis dynamických jevů v trubici.

Charakteristika:
Největší objem uložené energie v rámci ČR je stala v potenciální energii vody. Jedná se o tři velké přečerpávací vodní elektrárny (PVE) Dlouhé stráně, Dalešice a Štěchovice. V rámci práce bude provedena studie možností využití PVE v mikro měřítku s výkonem do 100 kW. Bude použito komerční čerpadlo pro čerpání i pro turbínový provoz. Bude odhadnuta účinnost energetického cyklu a posouzena proveditelnost tohoto řešení. Bude posouzena výhodnost tohoto řešení vzhledem k jiným možnostem akumulace energie např. bateriovým uložištím.

Cíle:

• Ideový návrh malé přečerpávací vodní elektrárny.
• Návrh komerčního čerpadlo pro čerpadlový i turbínový provoz.
• Posouzení výhodnosti tohoto řešení a porovnání s bateriovým uložištěm.

Charakteristika:
Poruchy na strojích lze odhalit pomocí změny akustického projevu stroje. Velmi často zkušený odborník dokáže odhalit poruchu stroje poslechem. Úkolem práce bude navrhnout možnosti monitorování hydraulického stroje na pomocí mikrofonu. V práci budou využita dříve naměřená data na lokalitě a v laboratoři, předpokládá se využití AI a CNN.

Cíle:

• Cílem bakalářské práce bude rešerše sledování strojů pomocí akustiky.
• Základní zpracování dříve naměřených dat.

Charakteristika:
Vodní ráz je dynamický jev, který vzniká náhlou změnou průtoku v potrubním systému – například při rychlém zavření ventilu nebo výpadku čerpadla. Tato tlaková vlna se šíří potrubím a může způsobit značné škody na technologiích i konstrukci. Přestože se s vodním rázem potýkají inženýři v oblastech vodárenství, energetiky či chemického průmyslu, mezi studenty jde o méně známou, ale velmi praktickou problematiku.

Cíle:
Cílem této bakalářské práce je navrhnout experimentální okruh pro simulaci a měření jevů spojených s vodním rázem. Student provede úvodní rešerši problematiky, navrhne technické řešení měřicího okruhu a popíše možné režimy provozu a experimenty. Návrh bude zahrnovat základní rozměry, rozmístění prvků (čerpadla, ventily, tlakové nádoby) a určení vhodných měřicích míst a snímačů. Na navrženém zařízení by měly být realizovatelné například následující úlohy:

• Rychlé uzavření ventilu na konci nebo začátku potrubí.
• Výpadek čerpadla se zpětnou klapkou.
• Vliv tlakové nádoby jako ochrany proti vodnímu rázu.
• Porovnání reakcí různých typů armatur.
• Simulace běžného provozu a jeho náhlých změn.

Charakteristika:
Ultrazvukové průtokoměry jsou dnes běžně využívané v mnoha oblastech průmyslu pro bezkontaktní měření průtoku kapalin. Jejich výhodou je snadná instalace a možnost měření i na již hotovém potrubním systému. Přesnost výsledků však zásadně ovlivňuje správné zadání vstupních parametrů – jako je tloušťka stěny potrubí, rychlost zvuku v kapalině i v materiálu potrubí, vnitřní průměr potrubí nebo viskozita kapaliny. V praxi jsou tyto hodnoty často známy jen přibližně nebo se mění v čase, což může vést k výrazné chybě měření.

Cíle:
Cílem bakalářské práce je experimentálně a výpočetně analyzovat vliv nepřesně zadaných vstupních parametrů na výslednou hodnotu průtoku měřeného ultrazvukovým průtokoměrem. Student nejprve provede rešerši principu ultrazvukového měření průtoku a typických aplikací. Následně navrhne experiment, kde bude měnit jednotlivé vstupní parametry a sledovat, jaký mají dopad na výsledek měření. Student bude navazovat na dřívější bakalářskou práci a podrobněji rozpracuje její dílčí závěry. Práce umožní studentovi získat praktickou zkušenost s měřením, datovou analýzou a porozumět omezením moderních měřicích metod. Výsledky mohou přispět k lepšímu porozumění správného nastavení průtokoměrů a zdůraznit důležitost přesného zadávání vstupních údajů.

Charakteristika:
V dnešním světě, kde se klade stále větší důraz na efektivitu a udržitelnost, je optimalizace provozu technických systémů klíčová. Jedním z takových systémů je i zásobování vodou, které je nezbytné pro fungování měst, průmyslu i zemědělství. V této práci se zaměříte na problematiku spolupráce dvou čerpadel v systému zásobování vodou. Cílem je revidovat stávající úlohu a navrhnout systém sběru dat a řízení, který zajistí efektivní a spolehlivý provoz čerpadel, minimalizuje spotřebu energie a bude sloužit pro demonstraci různých způsobů zapojení.

Cíle:
Během práce se student seznámí s principy fungování čerpadel, naučí se analyzovat jejich charakteristiky a navrhovat optimální způsoby řízení. Budou pracovat s moderními technologiemi, jako jsou frekvenční měniče a PLC automaty, a osvojí si dovednosti v oblasti modelování a simulace. Praktické experimenty jim umožní ověřit funkčnost navrženého systému a získat cenné zkušenosti s měřením a analýzou dat. Tato práce je výzvou pro všechny, kteří se zajímají o techniku a chtějí se podílet na vývoji inovativních řešení pro efektivní a udržitelný provoz technických systémů.

Charakteristika:
Vodní trkač představuje fascinující zařízení, které využívá energii vodního rázu k čerpání vody do vyšších poloh. Jeho jednoduchost a efektivita z něj činí atraktivní řešení pro zásobování vodou v odlehlých oblastech, kde není k dispozici elektrická energie. Tato práce se zaměřuje na detailní laboratorní měření charakteristik vodního trkače s cílem lépe porozumět jeho chování a optimalizovat jeho výkon.

Cíle:
V rámci této práce budete zkoumat vliv různých parametrů, jako je velikost spádu, průměr potrubí, typ ventilů a další, na účinnost a výkon vodního trkače. Získaná data budou sloužit k vytvoření matematického modelu, který umožní předpovídat chování trkače v různých provozních podmínkách. Cílem je poskytnout cenné informace pro návrh a optimalizaci vodních trkačů pro praktické aplikace, jako je zásobování vodou v zemědělství, zavlažování nebo zásobování horských chat.

Charakteristika:
Cílem práce je navrhnout a implementovat automatizovaný systém pro řízení a monitorování stávajícího zkušebního zařízení kavitační eroze. Tento systém by měl umožnit přesné nastavení a udržování experimentálních parametrů, automatizovaný sběr dat a zvýšení efektivity a reprodukovatelnosti testování.

Cíle:
Řízení experimentálních parametrů:

• Možnost řízení tlaku.
• Možnost nastavení doby trvání experimentu.

• Ukládání naměřených dat do strukturovaného formátu (např. CSV soubor).

• Implementace bezpečnostních mechanismů pro ochranu obsluhy a zařízení (např. nouzové zastavení, detekce extrémních hodnot).
• Indikace provozního stavu zařízení.

• Intuitivní uživatelské rozhraní pro nastavení experimentálních parametrů, spuštění/zastavení testu a zobrazení aktuálních hodnot.
• Možnost vizualizace naměřených dat (grafy, tabulky).

• Implementace řídicího systému s využitím programovatelné logické jednotky (PLC) nebo mikrokontroléru (Arduino nebo Rapsberry Pi).
• Výběr vhodných senzorů a akčních členů kompatibilních s vybranou platformou.

Charakteristika:
Separace plastů a nečistot či různých typů látek patří k stále řešeným a potřebným problémům technické praxe. Existuje celá řada technologií, které lze ke vzájemnému oddělení jednotlivých látek využít. Vířivé třídiče na tomto poli vynikají jednoduchostí konstrukce i nízkou poruchovostí. Charakter jejich návrhu odpovídá povaze látek, které je nutné separovat, a to co do jejich skupenství, hustoty a velikosti. To činí návrh vířivého třídiče náročnější a obtížnější. Činnost třídiče je do značné míry založena na působení odstředivých sil, jejichž velikost může být zvětšována či zmenšována v hlavní kuželové části třídiče. Délka a sklon kuželové části proto bude mít zásadní vliv na účinnost třídícího procesu i jeho energetickou náročnost. Samotný kužel se také může skládat z vícero částí. Využitím moderních CFD simulací lze predikovat charakter proudového pole kapalné či plynné fáze v třídiči a rozhodovat o velikosti separační účinnosti jednotlivých fází. Třídič řešený v bakalářské práci využívá jako primární fázi čistou vodu a sekundární fázi představují plasty. Obecně se lze zabývat tříděním plastů podle jejich typu. V rámci bakalářské práce však bude rozhodováno především o souvislostech mezi tvarováním kužele třídiče a separační účinnosti. Tato závislost sama o sobě přináší nepřímou odpověď i na třídění plastů dle jejich chemického složení a tedy hustoty.

Cíle:
Hlavním cílem bakalářské práce je nalézt závislost mezi rozměry kuželové části třídiče, velikostí obvodové rychlosti v třídiči a dopady na účinnost třídícího procesu. Student v rámci bakalářské práce vytvoří několik návrhů cyklonů s proměnným tvarem hlavní kuželové části, podrobí je CFD simulaci, vyhodnotí charakter proudového pole, tj. zejména obvodové rychlosti a stanoví účinnost třídícího procesu pro zvolené rozměry a typ plastu.

Charakteristika:
Papírenský, ropný, plynárenský, chemický a potravinářský průmysl nebo procesy spojené s tříděním a zpracováním rudy to jsou všechno výrobní a zpracovatelské sektory, v nichž se k oddělení dvou a více látek využívá výhradně či alespoň s velkým úspěchem cyklonů. Cyklon je výrobně poměrně jednoduché zařízení bez posouvajících se či rotujících mechanických částí, který však není snadné správně navrhnout. Rozdílnost ve velikosti provozních parametrů, typu a kvalitě separovaných směsí vede na značné odlišnosti v konstrukci cyklonů. Základem činnosti každého cyklonu je odlišný účinek odstředivých sil působících na tekutiny nebo tuhé částice. Společnými požadavky na jejich funkci je pak vysoká účinnost třídění a malé energetické nároky často definované pomocí tlakové ztráty cyklonu. Vyvození odstředivých sil v cyklonu je spojeno s rozložením rychlostních a tlakových polí v tekutinách pohybujících se interiérem cyklonu. Správná formace rychlostních polí pak může přinést zvýšení třídící účinnosti při snížené nebo alespoň neměnné tlakové ztrátě. Jednou z možných oblastí využitelnou k dosažení popsaných cílů může být prostor hlavy cyklonu, do kterého kapalina vstupuje tryskou. Spojení velikostně poměrně rozdílných prostorů, tj. hlavy a trysky, za současného požadavku vyvození odstředivých sil v kapalině může být problémem, které výrazně ovlivňuje proudění ve zbylých částech cyklonu a může mít vliv i na separaci jednotlivých fází. Proto se lze zabývat myšlenkou, zda hlavu cyklonu do jisté míry neoddělit od jeho těla tak, aby v hlavě cyklonu došlo k zrovnoměrnění proudění a ve zbylé části cyklonu sloužící k separaci bylo již naplno využito vlastností vhodně utvořeného rychlostního a tlakového pole. Bakalářská práce se bude zabývat návrhem dvou cyklonů na stejné provozní parametry, z nichž jeden bude vykazovat vlastnosti obvyklých konstrukcí a druhý využije přístupu s oddělenou hlavou cyklonu. Funkční přínos oddělené hlavy není předem známý. Prostředky CFD simulací pak bude možné ověřit charakter rychlostního pole i velikost třídící účinnosti obou cyklonů.

Cíle:
V bakalářské práci bude vytvořen konvenční návrh cyklonu a návrh cyklonu s oddělenou hlavou. Oba návrhy budou podrobeny CFD simulaci, proveden rozbor rychlostního a tlakového pole, stanovena tlaková ztráta cyklonu a velikost účinnosti třídění.

Charakteristika:
Hydrocyklony se často používají k odstranění tuhých látek z kapaliny a mohou být využívány např. k hrubému předčištění v úpravnách vod, k oddělení horninové drti z výplachu vrtů nebo v papírenském průmyslu k odstranění nežádoucích příměsí z papíroviny. Nashromážděné nečistoty odchází z cyklonu jedním z funkčních otvorů, který by mohl být trvale otevřen do atmosféry. Rozměry tohoto vypouštěcího otvoru rozhodují o charakteru provozního režimu a o nežádoucí spotřebě čištěné látky. Otevřená koncepce hydrocyklonu by výrazně zjednodušila celé zařízení a prodloužila jeho životnost. Odpadla by totiž výměna anebo údržba uzávěrů, které odtoku kapaliny z cyklonu obvykle brání. Problémem však stále zůstává, jak hydraulicky odtok kapaliny ošetřit, aby nedocházelo k prostému vyprázdnění cyklonu nebo ke značnému nárůstu spotřeby čištěné látky tím, že spolu s nečistotami odchází do odpadu? Prosté zmenšení odpadního otvoru přitom může způsobit jeho zanesení a nutnost servisního zásahu.

Cíle:
Cílem práce je uskutečnit rešerši cyklonů s volným odtokem do atmosféry a popsat oblasti jejich nasazení. Na několika modelech cyklonu s využitím nástroje ANSYS Fluent bude vyhodnocen vliv velikosti odpadního průměru cyklonu na provozní režim cyklonu a na spotřebu čištěného média. Součástí práce bude také nový návrh, který se pokusí nežádoucí velikosti odtoku z cyklonu zabránit.

Charakteristika:
Hydrocyklony využívají k separaci odpadních látek odstředivých sil a uplatňují se např. při odlučování písku z odpadních vod nebo k přípravě papírenské látky. Tradiční cyklon má tři funkční otvory, z nichž jeden je vstupní a dva výstupní. Výstupní otvor umístěný ve spodní části separátoru odvádí obvykle látky těžší než nosné médium. Výstupním otvorem v horní části cyklonu by mělo odtékat nosné, tj. čištěné médium a látky o hustotě menší, než jsou odpadní látky opouštějící cyklon jeho dolním otvorem. Součástí takové tradiční koncepce je i kalová nádobka v dolní části cyklonu, která zachytává nečistoty a pomáhá v úspoře nosného média. Bez dalších opatření by spolu s nečistotami z cyklonu odcházela i čištěná kapalina. Pod kalovou nádobkou je proto umístěn uzávěr, který bývá v pravidelných intervalech otevírán a slouží k vyprázdnění nashromážděných nečistot. Náhlé otevření uzávěru přináší výrazné nestacionarity v toku kapaliny a především v pohybu částic, které se následně mohou vydat nežádoucím směrem, tj. do cyklonu. Proudění v kalové nádobce v nestacionárních režimech proudění není v literatuře uspokojivě popsáno, přičemž studium tohoto proudění a usazování nečistot má zásadní vliv na třídící účinnost cyklonu i na nároky na jeho údržbu.

Cíle:
Cílem práce je provést rešerši cyklonů s kalovou nádobkou a popsat jejich funkci. Následně bude realizována simulace chodu cyklonu opatřeného kalovou nádobkou v prostředí ANSYS Fluent v několika provozních režimech a popsáno proudění v kalové nádobce.

Charakteristika:
V některých případech bývá pád tělesa do kapaliny a jeho následné klesání nežádoucí. V jiných aplikacích, např. v určitých stupních procesu čištění vod, je efekt pozvolného usazování odpadu na dně nádoby či usazovací nádrže přínosný. V oblasti leteckého průmyslu bývá podobnou řešenou úlohou odhození prázdných palivových nádrží a jejich kontrolovaný pád do neobydlených lokalit. Predikce pohybu tělesa v tekutině má proto nezanedbatelný význam. Numerická simulace takového pádu však přináší mnohá úskalí. Hlavní otázka tedy zní, podaří se získat stabilní řešení, při kterém těleso v kapalině klesne až na dno? Budou se výsledky shodovat s experimentem?

Cíle:
Student/ka v bakalářské práci uskuteční experimentální pozorování pádu několika těles, přičemž stanoví dobu klesání těles v kapalině a pořídí obrazový záznam pádu. Následně ve spolupráci s vedoucím BP realizuje dvourozměrnou CFD simulaci padajícího tělesa v kapalině, vyhodnotí stejné parametry jako v případě experimentu a provede srovnání obou přístupů a odchylek.

Charakteristika:
Hydraulický akumulátor je jednou z nejčastějších součástí hydraulických obvodů strojů a zařízení a přináší několik důležitých funkcí, jako je tlumení tlakových pulzací, ochrana proti přetížení systému, zrovnoměrnění dodávky tlakové kapaliny nebo krátkodobý nouzový zdroj tlakové energie. Uvedených funkcí dociluje prostřednictvím pružného média, obvykle plynu nebo elementu, jakým je právě pružina. Simulace provozu akumulátorů většinou vychází z jednorozměrných matematicko fyzikálních modelů. Méně obvyklý přístup je založen na numerické simulaci s využitím metody konečných objemů. V minulých dobách byla tato cesta vzhledem k výpočetním nárokům méně častá. Otázka tedy zní, můžeme v dnešní době řešit zmíněný problém komplexněji s detailním popisem tlakového a rychlostního pole? A jaká bude přesnost takové simulace v porovnání s jednorozměrným přístupem?

Cíle:
V bakalářské práci bude zpracována rešerše konstrukcí hydraulických akumulátorů. V součinnosti s vedoucím práce bude vytvořen základní CFD model paralelně připojeného pružinového akumulátoru, a to v prostředí softwaru ANSYS Fluent a provedena simulace s fyzickou odezvou v podobě skutečného pohybu pístu akumulátoru. Výsledné hodnoty budou srovnány s jednodušším jednorozměrným modelem.

Charakteristika:
Automatizované strojové učení (Auto ML) představuje klíčový nástroj pro zefektivnění využití strojového učení v inženýrských aplikacích, zejména při analýze mechanického namáhání. Tento přístup snižuje potřebu manuálního zásahu při volbě modelů, ladění hyperparametrů a dalších klíčových úkonů. V kontextu namáhaného ventilu Auto ML usnadňuje řešení regresních úloh, jako je predikce deformací, a klasifikačních úloh, například identifikace kritických zón. Existující platformy jako H2O.ai a Auto-sklearn nabízejí nástroje vhodné pro zpracování komplexních dat, včetně vizualizací výsledků pro lepší interpretaci. Přesto současné nástroje někdy narážejí na limity a to zejména v integraci specifických požadavků. To otevírá dveře pro nové technologie v Auto ML, které by mohly podpořit hlubší analýzu a zlepšení modelů, například prostřednictvím lepší interpretability či odhadu nejistot. Tato bakalářská práce bude zkoumat nejen aplikaci existujících Auto ML nástrojů na analýzu ventilů, ale i možnosti nových nástrojů. Cílem je prozkoumat, jak tyto systémy mohou posílit konstrukční a rozhodovací procesy ve strojním inženýrství, a identifikovat oblasti pro další výzkum a zlepšení návrhu mechanických systémů pomocí automatizace a strojového učení.

Cíle:

• Provést literární rešerši na téma Auto ML s důrazem na regresní a klasifikační úlohy v technických aplikacích.
• Vyvinout metodologii pro nasazení Auto ML algoritmů na analýzu mechanického namáhání ve 2D a 3D modelech ventilu.
• Srovnat výkonnost vybraných Auto ML algoritmů v rámci regresních a klasifikačních úloh, souvisejících s predikcí deformací a identifikací potenciálně nebezpečných zón namáhání.
• Analyzovat výhody a nevýhody použití 2D versus 3D modelování v kontextu použití Auto ML algoritmů.
• Poskytnout návrhy na zlepšení a optimalizaci procesu modelování a analýzy za pomoci Auto ML.

Charakteristika:
Současný trend digitalizace potrubních systémů a vodních toků vyžaduje vývoj specializovaných snímacích technologií. Tyto senzory musí být energeticky autonomní a nezávislé na externích zdrojích energie, což zajišťuje jejich dlouhodobou udržitelnost a flexibilitu v terénu. Jednou z možností výroby elektrické energie je využití proudem indukovaných oscilací prostřednictvím tzv. energetických harvestorů. Pro dosažení optimálního výkonu harvestoru je žádoucí zajistit jeho harmonické oscilace. Klíčovým faktorem, který ovlivňuje oscilace harvestoru, je tvar rychlostního profilu na jeho vstupní straně. Usměrnění proudění v otevřených kanálech, například pomocí hydraulických profilů či deflektorů, představuje dlouhodobě ověřenou techniku, která nachází uplatnění i v moderních aplikacích. Optimalizací geometrie kanálů a proudění lze dosáhnout stabilních a předvídatelných podmínek, což je nezbytné pro efektivní fungování harvestoru.

Cíle:
Student nejdříve provede literární rešerši současně využívaných metod usměrnění rychlostních profilů proudění s volnou hladinou. Následovat bude měření skutečného rychlostního profilu po délce laboratorního žlabu pomocí hydrometrické vrtule. Na základě měření student navrhne jednoduše vložitelnou součást k dosažení maximálního usměrnění proudění ve žlabu.

Charakteristika:
Práce se zaměřuje na studium jevu hydrodynamické kavitace v prostředí gelů a hydrogelů – materiálů, které kombinují vlastnosti kapalin a pevných látek. Na rozdíl od klasické kavitace v kapalinách je kavitace v těchto měkkých, viskoelastických a často porézních systémech méně probádaná a vykazuje specifické chování. V teoretické části bude popsána fyzikální podstata kavitace, mechanismus tvorby a kolapsu bublin a základní vlastnosti gelových materiálů ovlivňující průběh kavitace. V praktické části bude navrženo a realizováno experimentální zařízení pro vznik kavitace v gelu.

Cíle:

• Popsat fyzikální principy hydrodynamické kavitace a jejich vztah k vlastnostem gelů a hydrogelů.
• Navrhnout a realizovat metodiku pro generování a sledování kavitace v gelu (např. pomocí kavitační trysky).
• Stanovit podmínky pro vznik kavitace v gelu (kritický tlak, průtok, atd.) a vyhodnotit její účinky na strukturu materiálu.
• Diskutovat možné aplikace řízené kavitace v gelech, zejména v oblastech biomedicíny a materiálového inženýrství.

Charakteristika:
Vodní turbíny jsou stabilním obnovitelným zdrojem energie. Vzhledem k absenci možností využití potenciálu velkých výkonů jsou hledány eventuality zpracování energie v lokalitách s nízkým energetickým potenciálem (např. vodovodní potrubí), nejen pro výrobu a dodávku elektrické energie, ale také třeba pro vlastní spotřebu snímačů (tlak, průtok, výška, hladiny, teplota, chemické složení vody).

Cíle:
Cílem práce bude navržení a následně výroba vrtulové (propelerové) turbíny pro nasazení na potrubí. Návrhové metody budou empirické, alternativně (v případě zájmu a časových možností) s ověřením výpočtovým modelováním (CFD). Student/ka navrhne konstrukci turbíny a následně bude turbína vyrobena (3d tisk) a odzkoušena v hydraulické laboratoři.

Charakteristika:
S narůstajícím zájmem o autonomní plavidla je spojena otázka výkonu, účinnosti, konstrukční komplikovanosti a spolehlivosti jejich pohonu. Nabízejí se v zásadě dvě možnosti řešení: pohon lodním šroubem nebo pohon proudový (tj. reakční pohon s využitím čerpadla). S každým jsou spojeny výhody a nevýhody ve výše zmíněných oblastech.

Cíle:
Cílem práce je provedení kritické rešerše obou alternativ a následně návrh pohonu pro konkrétní zadání (tj. geometrické a provozní parametry plavidla). Návrh bude zahrnovat i tvarové zabudování do plavidla. Předpokládá se využití výpočtového modelování.

Charakteristika:
Kavitace je technicky důležitý (např. kavitační eroze, čištění vody) a fyzikálně velmi zajímavý jev vzniku bublin v kapalině za nízkého tlaku (menšího než je tlak sytých par). Zánik kavitačních bublin je doprovázen silnými tlakovými pulzacemi, které se projevují jako hluk. Akustické projevy je možné snímat vysokofrekvenčním tlakoměrem, mikrofonem nebo snímačem akustické emise. Ale v dnešní době minimálně pro prvotní analýzu lze využít i mobilního telefonu.

Cíle:
Cílem BP bude provést analýzu akustického signálu z na vhodném hydraulickém prvku v hydraulické laboratoři (např. clonka, Venturiho dýza) pro různé provozní režimy a provést analýzu kavitace zpracováním signálů z výše zmíněných přístrojů a z mobilního telefonu. Pro tyto účely student/ka vytvoří jednoduchý skript v Matlabu nebo Pythonu, který bude vyhodnocovat charakteristiky (např. střední hodnoty, směrodatná odchylka, významné frekvence atd) a sledovat trendy pro jednotlivé provozní body.

Charakteristika:
Při míchání čaje dochází ke shromažďování čajových lístků u středu dna čajového šálku, nikoli na bocích. Tímto úkazem se zabývalo mnoho slavných fyziků a úplné vysvětlení podal v roce 1926 Albert Einstein. Paradox souvisí se spoustu jevů, se kterými se v mechanice tekutin setkáváme např. odstředivé síly, podmínka ulpívání, smykové napětí, sekundární proudění. Na relativně jednoduchém příkladu z každodenní praxe lze tedy ukázat a vysvětlit část učiva hydromechaniky.

Cíle:
Cílem bakalářské práce je provést kompletní rešerši a popsání jevu, provést vizualizaci proudění a následně se pokusit tento problém výpočtově simulovat s využitím ANSYS Fluent. Výsledkem by měla být výuková podpora do semináře z mechaniky tekutin.

Charakteristika:
Segnerovo kolo je jedním z nejstarších principů vodní turbíny: voda s daným spádem protéká zahnutými trubičkami, předává svou hybnost a Segnerovo kolo se točí. Na Segnerově kole se dá ilustrovat základní rovnice všech lopatkových strojů: Eulerova turbínová rovnice. Co by se ale stalo, kdyby byly trubičky Segnerova kola umístěny v natlakované nádrži, tj. nutili bychom vodu téci naopak (nebo-li bychom vytvořili reverzní Segnerovo kolo)? Roztočí se kolo a pokud ano, jakým směrem? Že už jste o této úloze slyšeli? Ano, má ji ve svých slavných přednáškách i Richard Feynman. A ani on tuto otázku experimentem nerozsoudil (pokus skončil výbuchem natlakované vzduchové nádrže).

Cíle:
Cílem BP je provést rešerši tohoto velmi zajímavého problému, podívat se na problém z hlediska základní mechaniky tekutin a následně postavit výpočtový model v ANSYS Fluent, který konečně tento problém vyřeší.

Charakteristika:
Udržitelnost nakládání s pitnou vodou je jedním z dlouhodobých cílů výzkumu v rámci vodohospodářství, k jehož dosažení je potřeba rozvíjet nové možnosti efektivního dočišťování odpadních vod. Velmi slibným kandidátem je v tomto ohledu hydrodynamická kavitace, která vytváří vhodné podmínky pro vznik chemických sloučenin schopných degradovat i těžko odbouratelné látky (léčiva, barviva, pesticidy a další), a to nejen v laboratorních podmínkách, ale také ve velkém měřítku. V současnosti jsou proto na vzestupu technologie, které za účelem intenzifikace čisticího procesu synergicky kombinují kavitaci s dalšími fyzikálně-chemickými jevy, nejčastěji ve formě dodatečného ošetření vody chemickými aditivy či nízkoteplotní plazmou. O něco méně probádanou oblastí je ovlivnění kavitace externím magnetickým polem, nicméně nedávné pilotní projekty již prokázaly žádoucí chemické změny u vody ošetřené touto technologií. Klíčovou výzvou pro další výzkum však zůstává zajištění dostatečné intenzity a energetické nenáročnosti externího magnetického pole.

Cíle:
Seznámení s problematikou návrhu magnetických obvodů, srovnání různých strategií při maximalizaci výstupních parametrů (např. permanentní magnety v Halbachově uspořádání, Helmholtzova cívka). Návrh a následná optimalizace provedení magnetické sestavy dle vlastního výběru proběhne s využitím komerčně dostupného softwaru (FEM Magnetic, ANSYS Maxwell). Předchozí zkušenost s výpočtovým modelováním úloh v elektromagnetismu není vyžadována.

Charakteristika:
K CFD výpočtům lopatkových strojů, kam spadají i vodní turbíny a odstředivá čerpadla, se historicky majoritně používá software CFX od společnosti Ansys. Je tomu tak zejména z důvodu robustnosti (dobré konvergence) pro náročné simulace. V roce 2006 společnost Ansys koupila CFD balík Fluent, který byl v té době konkurentem CFX. Ansys Fluent je v současnosti jedním z vlajkových produktů společnosti a jeho vývoj je svým způsobem nad CFX upřednostňován. Proto jsou do software Fluent postupně implementovány některé funkcionality z CFX (například ty, které jsou vhodné pro výpočty lopatkových strojů). Jeví se proto jako vhodné tyto funkcionality otestovat s ohledem na přesnost a robustnost výpočtu. Dalším významným faktorem je, že v Ansys Fluent lze použít také GPU řešič, který by měl umožňovat řádově kratší časy řešení.

Cíle:
Cílem BP je v první řadě provést rešerši zohledňující základní rozdíl mezi software CFX a Fluent (zejména s ohledem na implementaci numerického řešení Navier-Stokesových rovnic). Praktická část práce bude zaměřena na popis a sestavení jednoduchého výpočtového modelu lopatkové mříže v Ansys Fluent. Na tomto modelu budou otestovány jednotlivé přístupy výpočtu zohledňující diskretizaci v čase, rozhraní mezi stojící a rotující doménou a využití rotační periodicity. Dále pak bude snaha otestovat řešení s využitím GPU. Student/ka se při vypracování tématu seznámí se základy mechaniky tekutin, problematiky výpočtových simulací a lopatkových strojů.

Charakteristika:
Mohu čerpat kapaliny pouze tím, že použiji stlačená vzduch? Pokud použiji takzvané mamutové čerpadlo, tak ano. Mamutové čerpadlo pracuje na principu rozdílné hustoty směsi, která je tvořena čerpanou kapalinou a vzduchem, a kapalinou samotnou. Do prostoru směšovací komory, která se nachází na vtoku do čerpadla, je přiváděn vzduch. Vzniklá směs postupuje vlivem rozdílné hustoty potrubím vzhůru. Hlavní výhoda tohoto zařízení je, že neobsahuje žádné pohybující se části, takže je spolehlivé a nevadí mu případné hrubé nečistoty. Mamutová čerpadla se používají v čistírnách odpadních vod, v prostorách náchylných na výbuch a pro čerpání kapalin z hlubokých vrtů. Nevýhodou čerpadla je malá účinnost (obvykle v rozmezí 25 až 40 %). Při řešení tohoto tématu se student naučí vyhodnotit výsledky experimentálního měření a detailně se seznámí s prací mamutového čerpadla ve formě jednoduché výukové ukázky nacházející se v naší hydraulické laboratoři. Pokud bude zájem může být i provedena CFD simulace.

Cíle:
Cílem BP je stanovení hydraulických vlastností mamutového čerpadla (dopravní výška a účinnost) v závislosti na hloubce ponoru a množství přiváděného vzduchu.

Charakteristika:
S větší dostupností výkonných grafických karet určených k výpočtům a simulacím se nabízí CFD výpočty realizovat pomocí GPU (Graphic Processing Unit). Hlavní výhodou tohoto přístup je, že výpočet běžící s využitím GPU řešiče je několikanásobně rychlejší, než s využitím klasického CPU řešiče. Jak velké časové úspory lze dosáhnout však záleží na spoustě faktorů jednak na použitém HW, tak na řešené úloze.

Cíle:
Cílem BP je provést rešerši dané problematiky a pro jednoduchou testovací úlohu provést kvantitativní srovnání CFD výpočtu pomocí GPU řešiče a srovnat výsledky s řešením pomocí CFD řešiče. Vše v prostředí Ansys Fluent. K tomuto účelu bude poskytnut vhodný HW.

Charakteristika:
Proudění v difuzorech (doména s postupně se zvětšující průtočnou plochou) je relativně jednoduchá úloha. Difuzory jsou navíc geometrické součásti používané v mnoha odvětvích průmyslu. O správné funkci difuzoru (zmenšit rychlost proudění, zvýšit tlak) rozhoduje mnoho faktorů. Pokud se jedná o proudění se značnou rotační složkou rychlosti, tak může dojít ke vzniku vírové struktury, která je ve většině případů nežádoucím jevem.

Cíle:
Cílem BP je pro danou 2D geometrii difuzoru provést několik jednoduchých CFD výpočtů lišících se intenzitou vírového proudění. Na základě jednoduchých kritérií bude posouzeno, jak velký vliv má vznikající vírová struktura na správnou funkci difuzoru.

Charakteristika:
Na rozdíl od tradičních „přímých“ metod navrhování, které se spoléhají na pokusy a omyly mezi danou geometrií a proudovým polem spočteným pomocí CFD, metoda 3D inverzního návrhu začíná identifikací toho, co chcete udělat s prouděním tekutiny z hlediska 3D tlakového pole a matematicky odvozuje optimální geometrii pro dosažení tohoto výsledku, což výrazně snižuje čas potřebný pro každý návrh.

Cíle:
Cílem BP je provést rešerši výše zmíněné problematiky a posoudit míru využitelnosti při návrhu lopatkových strojů – ještě konkrétněji vodních turbín a čerpadel. Jsou tyto metody efektivnější než metody tvarové optimalizace? Jaký je současný trend?

Charakteristika:
Na těleso ponořené do proudu vody s volnou hladinou působí zejména dvě hydrodynamické síly – odporová a vztlaková. Co se stane, pokud je zanořené těleso blízko pod hladinou? Může vliv hladiny významně ovlivnit výše zmíněné síly? Na tyto otázky se pokusíte odpovědět pomocí jednoduchého 2D výpočtu s využitím CFD.

Cíle:
Cílem BP je provést sérii jednoduchých CFD výpočtů zanořeného objektu (válce) do proudu vody s volnou hladinou. Z výsledků s různými nastaveními bude posouzen eventuální vliv hladiny na hydrodynamické síly.

Charakteristika:
Při návrhu odstředivého čerpadla jsou nejsložitějšími geometriemi oběžné kolo a spirála (výstupní difuzor). Zatímco geometrie oběžného kola je relativně jednoduchá (dva rotační disky a mezi nimi vhodně tvarované lopatky), geometrie spirály je svým způsobem složitější objekt. Základní rozměry vychází z empirických vztahů, nicméně tvorba modelu založená na propojení jednotlivých průtočných ploch je otázka vhodně definovaného geometrického modelu.Pro určitý rozsah provozních parametrů navrhovaného čerpadla by šel 3D model spirály parametrizovat. Následně by se jako input vložilo pouze několik parametrů a uživatel by v krátkém čase obdržel kompletní 3D model spirály.

Cíle:
Cílem BP je sestavení parametrického modelu spirály (např. s využitím opensource SW FreeCAD), který by byl řízen pomocí skriptu (např. Python). Po zadání parametrů navrhovaného čerpadla (průtok, spád a otáčky) by výsledkem byl 3D model spirály.

Charakteristika:
Pro správnou a spolehlivou funkci součásti vytvořené pomocí technologie 3D tisku je důležité jakým způsobem je 3D model připraven. Jedná se zejména o konstrukční detaily, aby celá struktura odolala hydrodynamickým silám a bylo ji možné uchytit k hřídeli. V další řadě se jedná o detaily, které souvisí se samotnou proveditelností 3D tisku (výztuhy, podpory atd.).

Cíle:
Cílem BP je vytvoření metodologie přípravy geometrie pro 3D tisk oběžného kola odstředivého čerpadla. Výsledný návrh bude vytištěn a pokud čas a podmínky dovolí, tak i otestován v samotném čerpadle.

Charakteristika:
Toto téma je ideální pro toho, kdo chce skloubit zájem o vesmír, technologie a zároveň chce zůstat nohama na zemi. Každá úspěšná raketa potřebuje spolehlivý pohon a přísun paliva. Jednou z takovýchto komponent je i turbo-čerpadlo. Vznik turbo-čerpadel v amatérském světě a studentských raketových týmech byl v poslední době řízen pokrokem v aditivní výrobě, díky kterému je vytváření prototypů složitých komponent jednodušší a ekonomicky dostupnější. Turbo-čerpadla, srdce kapalných raketových motorů, jsou komponenty s vysokou poptávkou: dosahují desítek tisíc otáček za minutu, pracují s malými vůlemi, poskytují monstrózní výkon v kompaktním balení a vyžadují odborné znalosti v mnoha oblastech včetně hydrauliky, aerodynamiky, termomechaniky, rotor-dynamicky a další. Na základě propagace amatérských a studentských projektů je prokázána možnost vývoje a testování turbo-čerpadla mimo tradiční průmyslové prostředí. Tyto úspěchy podtrhují potenciál vyvinout úžasnou technologii s nízkými prostředky. Tato bakalářská práce si klade za cíl položit první kámen ve vývoji turbo-čerpadla na VUT. Navrhnuté turbo-čerpadlo by v budoucnu mělo být vyrobeno a otestováno na zkušební stolici, která je předmětem tématu jiné bakalářské práce.

Cíle:

• Definovat návrhový bod turbo-čerpadla a provozní kapalinu.
• Prvotní návrh turbínové části (tvar, specifické otáčky, základní rozměry a základní tvar lopatek).
• Prvotní návrh čerpadlové části (tvar, specifické otáčky, základní rozměry a základní tvar lopatek).
• Definování celkové architektury turbo-čerpadla.
• Výběr ložisek (na základě komponent COTS – cílem je minimalizovat náklady).
• Výběr těsnících prvků (na základě komponent COTS – cílem je minimalizovat náklady).
• Příprava předběžných CAD modelů a výkresové dokumentace turbo-čerpadla.

Charakteristika:
Toto téma je ideální pro toho, kdo chce skloubit zájem o vesmír, technologie a zároveň chce zůstat nohama na zemi. Každá úspěšná raketa potřebuje spolehlivý pohon a přísun paliva. Jednou z takovýchto komponent je i turbo-čerpadlo. Vznik turbo-čerpadel v amatérském světě a studentských raketových týmech byl v poslední době řízen pokrokem v aditivní výrobě, díky kterému je vytváření prototypů složitých komponent jednodušší a ekonomicky dostupnější. Turbo-čerpadla, srdce kapalných raketových motorů, jsou komponenty s vysokou poptávkou: dosahují desítek tisíc otáček za minutu, pracují s malými vůlemi, poskytují monstrózní výkon v kompaktním balení a vyžadují odborné znalosti v mnoha oblastech včetně hydrauliky, aerodynamiky, termomechaniky, rotor-dynamiky a další. Na základě propagace amatérských a studentských projektů je prokázána možnost vývoje a testování turbo-čerpadla mimo tradiční průmyslové prostředí. Tyto úspěchy podtrhují potenciál vyvinout úžasnou technologii s nízkými prostředky. Tato bakalářská práce si klade za cíl položit první kámen ve vývoji turbo-čerpadla na VUT. Navrhnutá zkušební stolice pro testy turbo-čerpadel bude sloužit pro otestování turbo-čerpadla vyvíjeného v rámci jiného tématu bakalářské práce.

Cíle:

• Definice účelu testovací stolice pro turbo-čerpadla (testování čerpadla, testování turbíny, ložiskové/ucpávkové testy, kavitační testy).
• Stanovení specifikací testovací stolice (provozní médium, průtok, tlak, výkon, otáčky, atd.).
• Návrh potrubí, tvarovek a instrumentace testovací stolice.
• Analýza posouzení rizik spojených s provozem testovací stolice (zejména s ohledem na bezpečnost uživatele).
• Samotný návrh testovací stolice a výběr COTS komponent zaručujících minimální náklady na realizaci.
• Vytvoření nákupního seznamu položek a odhad jejich ceny.

Charakteristika:
V současné době, kdy jsme poměrně silně závislí na komunikačních technologiích, se počítá každý i sebemenší zdroj elektrické energie. To si uvědomuje každý, kdo občas tráví čas v odlehlých místech naší země, kde nejsou dostupné zdroje elektrické energie. V takových případech je vítaný i zdroj s výkonem jednotek wattů. Velmi často se pro takové příležitosti využívají malé fotovoltaické panely. Nicméně je možné využít i drobné zdroje vodní energie, kde pomocí malých vodních elektráren můžeme tuto vodní energii přeměnit na energii elektrickou. Výhoda těchto zdrojů je, že pokud je v dosahu nějaký vodní tok, pak mohou fungovat bez ohledu na počasí. Takovéto malé vodní elektrárny jsou na trhu dostupné. Jsou to skutečně malá zařízení, která se namontují na hadici a pak už mohou vyrábět elektrickou energii. Jde jen o to, jaké mají parametry a jakou mají účinnost. Účinnost se od prodejců moc nedozvíme. Ti se omezují na vyjádření, že účinnost je vysoká. Tato práce je založená na návrhu, provedení a vyhodnocení experimentu.

Cíle:

• Provést průzkum ohledně již existujících zařízení a jejich nákup.
• Zjistit na jakém principu tyto turbínky pracují.
• Připravit experiment, jehož cílem bude ověřit parametry turbíny. Její elektrický výkon, energie odebraná kapalině (rozdíl tlaku před a za turbínkou). Parametry je také možné ověřovat alternativním způsobem a to měřením získané energie výtokem určitého množství kapaliny z nádoby pro daný spád.
• Zpracování a vyhodnocení naměřených veličin pro každou turbínku a jejich srovnání.

Charakteristika:
Doprava kapalin je důležitou součástí mnoha průmyslových odvětví. Velmi často se stává, že do daného potrubního systému, může to být i otopný systém, nepracuje jen jedno čerpadlo, ale je třeba paralelní nebo sériová spolupráce čerpadel. V laboratoři našeho odboru je vybudována úloha, na které si mohou studenti ověřit, jak funguje spolupráce dvou odstředivých čerpadel. Jedná se o oběhová čerpadla. Tato úloha je sestavena, ale není ještě zprovozněna. Bylo by třeba uvést celou úlohu do provozu. Provést měření parametrů čerpadel při sériové a paralelní spolupráci. Následně by bylo třeba posoudit zda, jsou instalovaná čerpadla pro tuto laboratorní úlohu vhodná. Výsledkem této práce by měl být návod na měření spolupráce dvou odstředivých čerpadel pro studenty předmětu Hydromechanika.

Cíle:

• Uvést již vybudovanou laboratorní úlohu do provozu.
• Provést měření charakteristik jednotlivých oběhových čerpadel.
• Proměřit charakteristiky čerpadel při jejich vzájemné spolupráci a to jak v paralelním, tak v sériovém zapojení.
• Provést vyhodnocení naměřených dat.
• Posoudit vhodnost daných oběhových čerpadel.
• Připravit návod laboratorní úlohy pro studenty předmětu Hydromechanika.