Na této stránce naleznete přehled nabízených témat bakalářských prací na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana pro ak. rok 2022 / 2023. 

• Témata bakalářských prací budou průběžně aktualizována a doplňována.
• Pokud budete mít zájem přihlásit se na některé z těchto témat, pak je důležité kontaktovat vedoucího bakalářské práce a domluvit se s ním na dalším postupu. 
• Budete-li mít zájem zpracovat nějaké vlastní téma, které spadá do našeho oboru, pak neváhejte kontaktovat některého z akademických pracovníků, můžete se s nimi domluvit a budete mít téma bakalářské práce "šité na míru".

Poslední aktualizace na webu proběhla 12. 09. 2022 (14:00)

Terciární stupeň úpravy vody

V čističkách odpadních vod a úpravnách vod jsou běžně používány dva stupně čištění vody – primární, mechanické čištění a sekundární, biologické čištění. Stále se zvyšující nároky na kvalitu vody vedly k zavedení dalšího stupně – terciárního dočišťování, které slouží k odstranění mikropolutantů a hygienizaci vody. Metody použité v terciárním stupni úpravy vody mohou pracovat na různých fyzikálních i chemických principech, například UV světlo, ultrafiltrace, ozonizace, reverzní osmóza a další a také mít různou vhodnost použití. Student vypracuje rešerši ve které představí různé způsoby terciárního dočišťování vody a jejich principy. Dále pak kriticky zhodnotí a porovná jejich klady, zápory a ekonomickou využitelnost.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Marek Balko

Využití plasmatického výboje pro čištění vody

S rostoucími potřebami lidstva jsou kladeny stále přísnější normy na kvalitu vody a množství mikropolutantů v ní obsažených. Odstraňování těchto polutantů je stále nedořešeným tématem. Jednou z možných metod je uvolnění plasmatického výboje do objemu kapaliny, který zde rozkládá molekuly vody na hydroxylové radikály se silným oxidačním účinkem s potenciálem rozložit nežádoucí polutanty. Student vypracuje rešerši ve které představí různé způsoby generování plasmatického výboje, jejich výhody a nevýhody s ohledem na čištění a hygienizaci vody a také jejich ekonomický potenciál.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Marek Balko

Využití redukovaného CFD modelu pro výuku hydromechaniky

S ohledem na narůstající zájem o problematiku digitálních dvojčat (digitální funkční model reálných strojů) se stále více využívá propojení CFD výpočtů se statistickými metodami odezvových ploch a následná tvorba redukovaného modelu. Takovýto model umožňuje rychlou analýzu vlivu jednotlivých vstupních parametrů na výsledný charakter proudění. Cílem bakalářské práce bude rešerše v oblasti odezvových ploch s uplatněním pro tvorbu redukovaných CFD modelů a digitálních dvojčat. Následně bude navržena CFD simulace jednoduché úlohy, ze které bude vytvořen redukovaný model, který bude sloužit jako podklad pro výuku předmětu hydromechanika. Na tomto modelu bude možné rychle studentům ukázat vliv vstupních parametrů proudění na rychlostní a tlakové pole.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Radim Burda

Systémy retence a akumulace vody a jejich aktivní využití

Velká sucha a nepravidelné záplavové srážky trápí nejen v České republice, ale i v okolních zemích zemědělce, ale i správce zeleně na vesnicích a ve městech. Lokální změnu mikroklimatu řeší systémy retenčních a akumulačních nádrží a výsadba stromů a lesoparků. Rešeršní práce se bude zabývat rozborem typů retence a akumulace vody a jejich rozložení po mapě České republiky. Zhodnocení dostatečnosti a návrhu nových míst vhodných pro umístění akumulátorů a jejich síťové propojení. Následné využití v zemědělské i v průmyslové oblasti.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.

Vliv povrchové úpravy materiálu na chování dvou nemísitelných kapalin

Moderní téma využití vlastností dvou a více nemísitelných tekutin otevírá otázky na chování těchto kapalin v souvislosti s vlastnostmi povrchu po kterém se pohybují. Podobný problém lze řešit i obtékání lodí – tedy proudění kolem překážky v atmosférickém tlaku s otevřenou hladinou. Předmětem bakalářské práce bude studium chování nemísitelných kapalin. Úkolem studenta bude provedení rešerše chování nemísitelných kapalin s ohledem na úpravu povrchu po kterém proudí nebo jsou s ním v kontaktu. Návrh, sestavení a provedení jednoduchého experimentu se dvěma nemísitelnými kapalinami.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.

Nestability na rozhraní nemísitelných kapalin

Moderní téma využití vlastností dvou a více nemísitelných tekutin otevírá otázky na chování rozhraní těchto kapalin v souvislosti s rychlostí proudění a jejich fyzikálními vlastnostmi. Předmětem bakalářské práce bude studium chování nemísitelných kapalin. Úkolem studenta bude provedení rešerše chování nemísitelných kapalin s ohledem na volbu kapalin. Návrh, sestavení a provedení jednoduchého experimentu se dvěma nemísitelnými kapalinami k ověření chování nestabilit na jejich rozhraní.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.

Zvláštní jevy vznikající při proudění neNewtonských kapalin

Úkolem bakalářské práce bude zkoumání jevů, které doprovázejí proudění neNewtonských kapalin. Rešerší si student získá základní informace o proudění neNewtonských kapalin a vybrané jevy v laboratorních podmínkách nasimuluje experimentálně. Úkolem bakalářské práce bude zkoumání jevů, které doprovázejí proudění neNewtonských kapalin. Návrh, sestavení a provedení jednoduchého experimentu s neNewtonskými kapalinami. Výstupem bude nejen práce rešeršně-experimentální, ale i závěrečný studijní video-materiál.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D.

Využití zpracování obrazu při měření hydraulických dějů

Při sledování jevů týkající se pohybu tekutin je výhodné využití metodiky zpracování obrazu pro stanovení tvaru hladiny, tvaru a pohybu víru, tvaru paprsku za dýzou a podobných jevů. Metodika zpracování obrazu umožňuje z jednotlivých snímku získaných pomocí fotoaparátu, kamery, nebo vysokorychlostní kamery stanovit tvar hladiny, tvar copu apod. Cílem bakalářské práce bude rešerše zpracování obrazu sledování hydraulických nebo i mechanických jevů. Dalším cílem bude provedení experimentu a vyhodnocení experimentu pomocí metodiky zpracování obrazu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D.

Monitorování provozu strojů pomocí akustiky

Poruchy na strojích lze odhalit pomocí změny akustického projevu stroje. Úkolem bakalářské práce bude provedení literární rešerše sledování především hydraulických strojů. Dle možnosti a časové náročnosti bude i navržení experimentů a provedení jednoduchého vyhodnocení experimentu na zvoleném příkladu. Cílem bakalářské práce bude rešerše sledování strojů pomocí akustiky a dále provedení jednoduchého experimentu pro ověření možností akustického monitoringu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D.

Vibrace buzené prouděním

Bakalářská práce bude zaměřena na problematiku kmitání mechanických součástí, kde tyto vibrace jsou vyvolány tokem kapalného nebo plynného media. V bakalářské práci bude provedena literární rešerše a budou navrženy vhodné učební pomůcky pro demonstraci takto vyvolaného kmitání. Cílem bakalářské práce bude rešerše sledování strojů pomocí akustiky a dále provedení jednoduchého experimentu pro ověření možností akustického monitoringu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D.

Proudění v tenkých spárách

V běžných turbínách i čerpadlech bývají těsnící kruhy oddělující prostory s vysokým a nízkým tlakem, mezi rotujícími a nerotujícími částmi turbíny nebo čerpadla. Proudění v těchto spárách mívá významný vliv na dynamiku rotujících i nerotujících částí. Cílem bakalářské práce bude provedení literární rešerše a na jednoduchém příkladu těsnícího kruhu demonstrovat vliv vzájemného dynamického působení mezi rotorem a statorem.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D.

Použití běžného odstředivého čerpadla jako turbíny

Většina odstředivých čerpadle jde použit v turbínovém režimu, účinnost v turbíně bývá nepatrně větší než při čerpadlové provozní stavu. Takovéto použití má ale za následek provoz pouze v jednom provozním bodě s nepatrnou možností regulace. Výhoda tohoto řešení je výrazně nižší cena hromadně vyráběných čerpadel proti speciálně vyrobené turbíně. Cílem bakalářské práce bude provedení literární rešerše a vyhodnocení jež dříve naměřených dat z nichž bude možno demonstrovat regulační možnosti čerpadla v turbínovém provozu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D.

Návrh vodního kola s horním nátokem

Vodní kolo, které je natékáno z vantroku může mít různý tvar lopatek. Proud na kolo je usměrňován pomocí horního stavidla. Úkolem práce bude na základě znalostí z hydromechaniky návrh lopatek, jejich počet a jejich tvar. Bude určeno nejvýhodnější místo dopadu vody z vantroku na kolo a zjišťována účinnost kola při poloze vylití vody z kola při dosažení místa výlevu. Cílem bude nalezení tvaru lopatek a jejich počtu při návrhu vodního kola s horním nátokem.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.

Nouzové odstavení vírové násoskové turbiny

Násoskovou vírovou turbinu je možné odstavit v režimu optimálního výkonu, tedy v pracovním bodě turbiny, nebo při dosažení průběžných otáček, kdy stroj vypadne ze sítě, není brzděn a dosahuje nejvyšších otáček. Který z těchto režimů je rozhodující pro odstavení turbiny pomocí zavzdušňovacího ventilu bude předmětem této bakalářské práce. Bude proveden výpočet, který bude možno experimentálně ověřit. Práce odpoví na správné dimenzování zavzdušňovacího ventilu k bezpečnému nouzovému odstavení stroje. Cílem práce bude nalezení velikosti průtočné plochy zavzdušňovacího ventilu násoskové turbiny pro její bezpečné odstavení při práci v návrhovém bodě nebo při dosažení průběžných otáček při výpadku sítě.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.

Proudění v rotujícím kanálu

Bakalářská práce se bude zabývat modelem rotujícího kanálu po energetické stránce, budou zjišťovány průběhy tlaků a rychlostí a změna energie po proudnici. Jedná se o jednoduchý model odstředivého čerpadla. Cílem práce bude výpočtové modelování proudění v rotujícím kanálu, jeho analýza, nalezení průběhu tlaků a změna měrné energie kapaliny po proudnici. Rozbor celkového součinitele ztrát který se skládá ze ztrát třením a vířením.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.

Kontrola stavu produktovodů a hledání úniků

Kdepak to je? Tady? Ne. Tady? Také ne. Možná, když půjdeme o kousek dál. Stále nic... I takto lze postupovat při kontrole stavu potrubí a hledání možných úniků dopravované látky. Nicméně, čím je potrubní síť delší a rozsáhlejší, tím méně efektivní výše uvedený postup je. Nejběžnější dopravovaná látka je voda, ale i ropa a ropné produkty mají na našem území značně dlouhé potrubní sítě, u kterých je třeba neustále hlídat jejich kvalitu s ohledem na úniky přepravované látky. Bakalářská práce bude zaměřena na údržbu a monitoring produktovodů nejen u nás, ale i ve světě. Budou popsány způsoby vedení potrubí a metody sledování jeho stavu vč. výhod a nevýhod.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.

Proudění nenewtonských kapalin

Voda a její vlastnosti jsou poměrně dobře popsány, takže lze snadno predikovat chování vody za různých podmínek. Bude v klidu nebo bude proudit? Bude proudit laminárně nebo turbulentně? Jakou musíme dodat energii, abychom docílili požadovaného průtoku? Bude proudění ustálené nebo neustálené? Bude docházet k tlakovým pulzacím? O jaké velikosti? To jsou jen některé otázky, které je třeba řešit v každodenní praxi a odpovědi se změní ve chvíli, kdy je do vody přidán třeba kukuřičný škrob. Z původní newtonské kapaliny vznikne nenewtonská se zcela odlišným chováním. Bakalářská práce bude zaměřena na popis chování nenewtonských kapalin v režimu laminárního proudění, turbulentního proudění a šíření tlakového pulzu v nenewtonských kapalinách.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.

Regulace vodních turbín

Vodní turbíny jsou důležitým prvkem pro regulaci přenosové sítě. V dnešní době je kladen stále větší důraz na stabilitu sítě, což se projevuje i ve větších nárocích na regulační mechanismy turbín. Existuje několik základních druhů turbín s různými druhy regulace a oblastmi použití. Cílem bakalářské práce bude popis druhů regulace, popis regulačních mechanismů a způsobu řízení vč. problémů s tím spojených.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.

Havárie způsobené vodním rázem

Provoz potrubních systémů je nevyhnutelně spojený s tlakovými pulzacemi. Pulzace jsou přítomny při ustáleném provozu, např. generované čerpadlem nebo turbínou, ale vznikají i během přechodových dějů, kdy systém přechází z jednoho ustáleného režimu do jiného, např. změna průtoku, rozběh či zastavení. Právě při přechodových dějích dochází k dočasné změně tlaku (vodnímu rázu), která může vést až k destrukci potrubního systému. Z tohoto důvodu je třeba v návrhové fázi nepodcenit vhodnou protirázovou ochranou. V rámci bakalářské práce budou vysvětleny principy vzniku vodního rázu a druhy protirázové ochrany. Dále budou uvedeny případy poškození vzniklých kvůli účinkům vodního rázu s důkladnou analýzou, proč k nim došlo a jak jim bylo možné předejít.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.

Vodní trkač – zdroj zelené energie

Vodní ráz je v mnoha případech vnímán ryze negativně a veškerá pozornost je věnována popisu samotného děje a opatřením, která mají zabránit jeho vzniku. Vodní trkač pracuje na stejném principu, je znám od konce 18. století, a stojí v dnešní době mimo oblast zájmu a širšího povědomí. Na rozdíl od soudobých tendencí označovat většinu zařízení předponou „Eco“ nebo „CO2 neutrální“ se jedná o zelený zdroj energie. Cílem bude vytvořit návrh zkušebního zařízení pro měření pracovní charakteristiky vodního trkače, provést měření a vyhodnocení, srovnat výsledky s veřejně dostupnými informacemi o provozu trkačů v praxi.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D.

Dynamické měření teploty

Teplota je základní měřenou veličinou. Na její hodnotě je závislá celá řada faktorů a stavových veličin. Znalost dynamických vlastností snímačů teploty je velmi důležitá pro měření veličin, jejichž hodnota se rychle mění s časem, např. fázové přeměny vody při kavitaci. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši principů kontaktního měření teploty proudícího média a popsat vlivy ovlivňující rychlost odezvy měřidla na skokovou změnu teploty kapaliny nebo plynu. Experimentální část práce bude zahrnovat návrh a realizaci jednoduchého měřícího zařízení pro stanovení přechodové charakteristiky snímače.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D.

Zkoušky objemových čerpadel

Měření objemových čerpadel se liší od zkoušek hydrodynamických čerpadel v několika bodech. Vždy je potřeba měřit tlak, proteklé množství, příkon čerpadla. Méně typické je určit pracovní zdvih v případě pístových nebo plunžrových čerpadel a dále pracovat v oblastech vysokých či velmi vysokých tlaků, které mnohdy dosahují pevnosti samotného materiálu čerpadla i zkušební tratě. Práce bude zaměřena na rešerši vhodných metod a měřící techniky pro zabezpečení zkoušek kompletního výrobní portfólia jednoho výrobce. Cílem bude popsat metody testování objemových čerpadel, které dávají výsledky pracovní oblasti a současně je možné stanovit dílčí účinnosti stroje. Provést rešerši dostupných komponentů testovacího okruhu a sestavit proceduru zkoušek pro konkrétní typ čerpadla.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D.

Kalibrace a ověřování průtokoměrů

Průtokoměr, který neměří správně, může být zdrojem mnoha problém. V řadě aplikací bývá stanovena pevná perioda ověřování nebo kalibrace průtokoměru, bez teoretického zdůvodnění. Jednou z možností je zpětná kontrola měřící schopnosti průtokoměrů prostřednictvím nezávislé metody. Cílem bude zpracovat rešerši vhodných metod pro ověřování a kalibraci průtokoměrů. Zvolit metodu, která bude rozpracována pro účely praktického využití v hydraulické laboratoři Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana pro účely provozního ověření používaných průtokoměrů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D.

Přestavba historické technické památky na malou vodní elektrárnu

Historie využití vodní síly sahá do doby starověku. Na území současné Evropy se jedná především o dobu středověku a novověku. Ještě zdánlivě nedávná historie posledních 150 let vykazuje hojné využívání sebemenšího decentralizovaného zdroje vodní síly. V kontrastu se stávající snahou vyššího využití obnovitelných zdrojů je účelné zmapovat dřívější lokality, které se osvědčily a navrhnout jejich nové využití s přihlédnutím k nových technologiím, aktuální legislativě a podpoře OZE. Cílem práce bude popis konkrétní lokality, její historický vývoj a režim jejího provozu v současnosti. Dále návrh možných změn či opatření pro zabezpečení její budoucí funkce v rámci koncepce energetické udržitelnosti mikroregionu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D.

Studie vířivých třídičů

Vířivé třídiče, obecně hydrocyklony, jsou zařízení sloužící k odstraňování pevných částic z kapaliny. Široké uplatnění nacházejí např. v papírenském průmyslu. Hydrocyklon se skládá z kuželové nádoby, do které je v horní části tangenciálně přivedena kapalina obsahující cizorodé částice. Tangenciální vtok způsobuje vznik proudění ve tvaru spirály, ve kterém odstředivé síly tlačí materiál o vyšší hustotě k povrchu cyklonu. Ve středu cyklonu zůstává smysl rotace spirálního víru stejný, tekutina se však pohybuje v opačném směru a stoupá vzhůru. Částice o větší hustotě přitom klesají ke dnu cyklonu, odkud jsou odváděny pryč. Lehčí částice naopak stoupají středem cyklonu vzhůru. Tvar a velikost hydrocyklonu, přídavné technologie, průtokové poměry, vlastnosti částic i výsledné suspenze významně ovlivňují separační účinnost cyklonu. Student v bakalářské práci popíše základní typy a vlastnosti vířivých třídičů. Vytvoří přehled třídičů a doplňkových technologií navyšujících účinnost separačního procesu. Objasní základní principy a síly působící na tuhou částici pohybující se hydrocyklonem. Uvede možné vlastnosti suspenze z pohledu závislosti viskozity na smykové rychlosti a popíše charakter proudění v cyklonu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.

Analýza lamelového hydrogenerátoru

Lamelové hydrogenerátory patří mezi nejběžnější typy hydrostatických převodníků. Vyskytují se především ve dvou základních provedeních s tzv. tlakově vyváženým a nevyváženým rotorem. Z hlediska hlavní funkce hydrogenerátoru jsou podstatné hydraulické parametry v podobě objemového průtoku a pracovního tlaku, které zásadně ovlivňuje konstrukce, použitý materiál, povrchové úpravy, kinematika HG a účinnost zejména objemová. Bakalářská práce bude založena na rešeršní podstatě a bude zaměřena na popis a přehled konstrukcí lamelových HG. Navazující pasáž by se měla zabývat základními bilančními rovnicemi a charakteristikami, kinematikou chodu, tlakovými poměry a velikostí objemových ztrát hydrogenerátoru. Cílem práce je zpracování studie aktuálně používaných lamelových hydrogenerátorů, popis jejich funkce a prvků bez uvažování méně obvyklých typů. Z rozboru bilančních rovnic a konstrukce budou utvořeny základní závěry týkající se hlavních omezení provozních parametrů, tj. velikosti průtoku a především dosahovaného tlaku. Na podkladě těchto závěrů bude popsána kinematika chodu lamelového hydrogenerátoru s tlakově nevyváženým rotorem a s lamelami vedenými v rotoru, uskutečněn základní rozbor silových poměrů a nastíněn popis objemových ztrát.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.

Možnosti spojení rozměrově různorodých simulačních modelů v hydraulických systémech

I přes neustálé rozšiřování využití metody konečných objemů v technických simulacích proudění kapalin prostřednictvím komerčních kódů, přetrvávají aplikace, ve kterých nachází uplatnění jednodušší přístupy v řešení konkrétních úloh a problémů. Ne vždy jsou také CFD řešiče založené na metodě konečných objemů pro specifické úlohy vhodné. Objevují se potíže s konvergencí a stabilitou řešení a časovými nároky. Využití předností pokročilejších přístupů v simulaci proudění v kombinaci s jednoduššími jednorozměrnými metodami může proces simulace zefektivnit. Problematicky se však mohou jevit tyto společné úlohy po stránce fyzikální i z hlediska rozměrového měřítka a množství detailů, které jsou od hledaných parametrů očekávány. Společná hranice představuje to místo v systému, ve kterém dochází k výměně informací, a které může mít zásadní vliv na stabilitu řešení i přesnost výsledků. Na společné hranici mezi rozměrově různorodými modely může rovněž docházet k nežádoucím odrazům tlakových vln nebo zkreslení výsledků. Bakalářská práce definuje hlavní důvody, proč se multidimenzionálními modely zabývat. Budou uvedeny charakteristické potíže, které z těchto kombinovaných úloh vyplývají. V rámci literární rešerše student uvede přehled numerických schémat umožňujících propojení 3D/2D úloh s jednorozměrnými modely a zmíní jejich podstatu a vlastnosti. Tato část práce bude doplněna o přehled nejpoužívanějších prostředků a řešičů, které lze k společnému modelu hydraulického systému využít.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.

Studie využití hydrokinetické energie prostřednictvím vibrací indukovaných prouděním

Hydrokinetické měniče energie nacházejí v posledních letech široké uplatnění ve využívání kinetické energie typické pro ustálené toky kapaliny, jak je to obvyklé pro řeky nebo přílivy a odlivy. Bakalářská práce představuje přehledovou studii těchto měničů energie založených na technologii střídavého zdvihu. Zdvih měniče nemusí být zcela přesně periodický. Princip činnosti, a to především nelineárních oscilátorů, vychází z vibrací vybuzených proudící kapalinou. Jedná se o tzv. FIV a FIO oscilátory. Kromě problémů nelineární dynamiky je při zkoumání problému rovněž nutné vzít v úvahu interakci mezi pevnou látkou a tekutinou. Využití energie lze zlepšit úpravou vlastní frekvence oscilátoru, a to změnami hmotnosti, tuhosti nebo geometrie oscilátoru. Student zpracuje rešerši hydrokinetických měničů energie z hlediska jejich vlastností a konstrukcí a vytvoří přehled hlavních oblastí jejich využití. Zmíní především nelineární oscilátory a popíše vliv tuhosti, tlumení a hmotnosti na vlastní frekvenci. Kvalitativně posoudí možnosti odlišných geometrií oscilátorů, vzhledem k válcové konfiguraci, s ohledem na jejich očekávané vlastnosti, generování kmitů a vlastnosti proudového pole kapaliny.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.

Pneumatické a hydraulické mikroaktuátory

Aktuátory představují běžnou součást mechatronických soustav a lze je využít ve funkci pohonné či ovládací. Hydraulické a pneumatické mikroaktuátory jsou zvláštní skupinou těchto zařízení, do které se řadí také aktuátory elektrostatické, termální či piezoelektrické. Ve srovnání s ostatními typy aktuátorů nabízí pneumatické a hydraulické aktuátory často nejvyšší výkonové parametry. Bakalářská práce vytvoří ucelený přehled pneumatických a hydraulických mikroaktuátorů a definuje rovněž hlavní rovnice a kritéria z oboru mikrofluidiky. Práce studijně rešeršního charakteru shrne již existující vývoj a vytvoří podklad pro práce navazující. Zvláštní pozornost bude věnována limitům provozních parametrů a výhodám či nedostatkům ve srovnání s mikroaktuátory jiných typů. V bakalářské práci student provede rešerši pneumatických a hydraulických mikroaktuátorů, vymezí oblasti jejich použití a zmíní přednosti a nedostatky ve srovnání s jinými typy mikroaktuátorů. Ve studii také uvede a popíše základní teoretické poznatky z oboru mikrofluidiky.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.

Vzduchové pružiny

Bakalářská práce bude mít převážně rešeršní charakter s pasáží zahrnující úvod do praktické simulace chodu těchto zařízení. Vzduchová pružina je relativně jednoduchý konstrukční prvek, jehož oblasti použití, jednotlivé části a vlastnosti bude možné v práci dobře popsat s ohledem na konstrukci, převládající materiály a provozní parametry. Z literatury pak lze čerpat a ve studii zohlednit celou řadu přístupů, jakým způsobem k popisu chování vzduchové pružiny přistoupit a jak její chod na jednoduchém příkladu simulovat. Protože jednotlivé matematicko-fyzikální modely vykazují různou míru zjednodušení a přiblížení se experimentálním hodnotám, bude nutné stanovit podmínky, pro které jsou uvedené modely platné a vyhovující. Cílem bakalářské práce by kromě standardního popisu pružiny, jejích parametrů, vlastností a vyráběných typů měl být ucelený přehled matematicko-fyzikálních modelů a jejich rozbor. Na podkladě alespoň jednoho z možných modelů bude realizována simulace chodu pružiny pro zvolené okrajové a počáteční podmínky. Bude tak vytvořena studie převážně jednorozměrných modelů, o kterou se lze opřít v případě realizace pokročilejších modelů a simulací. Na konkrétním příkladu pak student získá základní zkušenosti s praktickou aplikací teoretických poznatků.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.

Model periferie kardiovaskulárního systému v laboratorních podmínkách

V umělých podmínkách laboratoře (in vitro) je srdeční cyklus napodobován uměle vytvořenou tlakovou a průtokovou vlnou. K tomu, aby bylo možné dosáhnout stejných tvarů vln jako v lidském těle, je nezbytné zohlednit chybějící periferii kardiovaskulárního systému. Jelikož se jedná o složitý systém, je jeho kompletní rekonstrukce téměř nemožná, a proto je periferie nahrazována jednodušším modelem. Běžným příkladem je tzv. Windkesselův model, který soustřeďuje vlastnosti periferie do dvou parametrů – odpor periferie a její poddajnost. V experimentální trati se hodnoty těchto parametrů nastavují např. pomocí škrticího ventilu (odpor) a poddajné komory. Cílem bakalářské práce bude rešerše zabývající se periferií kardiovaskulárního systému a souvisejícími in vitro studiemi. Praktická část bude zaměřena na konstrukcimodelu periferie a jeho implementaci do již sestavené experimentální trati. Zjištěné poznatky poslouží jako základ pro další výzkum v této oblasti.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Kohút

Metody úpravy dešťové vody na užitkovou

S narůstající poptávkou po vodě stoupá i zájem o využití vody dešťové. Ke kontaminaci dochází již v okamžiku, kdy opouští mraky, avšak ovzduší není jediným kontaminantem. Znečišťující látky mohou být chemické, mikrobiologické a fyzikální. Aby byla získána užitková či pitná voda, je nutné provést řadu úprav a zabezpečení. Tyto metody nejčastěji využívají dvou procesů, filtrace a sedimentace. Pro dosažení všech požadavků na kvalitu je taktéž nezbytné zajistit akumulační nádrž, aby nedocházelo k nevhodnému růstu mikroorganismů. Potom správnou kombinací metod je dosaženo dále použitelné vody. Cílem bakalářské práce je rešerše současných metod vhodných pro úpravu dešťové vody. Pozornost je soustředěna na kvalitu užitkové vody a na cestu k jejímu dosažení. Provést rozbor vyskytujících se kontaminantů sesbírané vody, návrh možností pro minimalizaci znečištění, uvést a blíže rozebrat metody pro úpravu vody (zaměřit se na fyzikální děje). V závěru práce navrhnout soustavu vhodnou do urbanizované krajiny.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Marcela Pírková

Hydraulická analýza potrubních sítí

Hydraulická analýza se provádí při provozu a řízení vybudovaných distribučních systémů, při projektování nových potrubních sítí a také při případné rekonstrukci či rozšiřování. Výpočtový model se vytváří pomocí existujících vztahů zabývajících se prouděním kapalin. Vychází se z Bernoulliho rovnice, z platnosti rovnic kontinuity a vztahů pro výpočet ztrát v potrubí. Matematické modelování se využívá pro modelování hydraulických jevů, kam patří simulace směru rychlosti proudění vody, simulace vzniku erozí, usazení, množství sedimentu a jiné. Hydraulická analýza vytváří řadu výstupů, mezi které patří: rychlost, průtok, tlak, místní tlakové ztráty a ztráty třením. Bakalářská práce je soustředěna na řešení hydraulické analýzy. Cílem je provést rešerši výše uvedené charakteristiky tématu, rešerši stávajících numerických přístupů, sestavení numerického modelu složeného potrubního systému pomocí programu MATLAB, který zohlední variabilitu okrajových podmínek a další vstupních parametrů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Marcela Pírková

Zpracování signálů z kavitujícího proudění

Jak poznat na základě změřených signálů tlaku, kmitání nebo hluku jestli v potrubí nebo hydraulickém stroji dochází ke kavitaci? Existují nějaké charakteristické „podpisy“ kavitace v těchto signálech? Provozovatel čerpadla nebo vodní turbíny by pak mohl jednoduše sledovat kdy je stroj provozován v kavitaci, jak je kavitace intenzivní a následně řídit a plánovat chod stroje, zjišťovat jak se snižuje jeho životnost, případně lépe načasovat následující servisní zásah. Téma je určeno pro ty, kterým nevadí si trošku pohrát s Matlabem nebo Pythonem a přitom pracovat na velmi aktuální problematice v oblasti lopatkových strojů.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Kavitace nebo superkavitace?

Kavitace, tj. vznik syté páry v kapalině při velmi nízkém tlaku a s tím spojené efekty (tlakové vlny, lokální vysoká teplota, atd.) lze využít při čištění vody. Jak se liší vyvinutá kavitace a superkavitace v potrubí za kavitační tryskou? Která je výhodnější z pohledu eliminace patogenních mikroorganismů a chemických mikropolutantů? Experimentálně laděná práce založená na měření tlakových pulzací a vizualizaci proudění. Bude probíhat v naší hydraulické laboratoři v rámci aktuálního výzkumného projektu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Vyvolání kavitace v potrubí pro čištění vody

Kavitace, tj. vznik syté páry v kapalině při velmi nízkém tlaku a s tím spojené efekty (tlakové vlny, lokální vysoká teplota, atd.) lze využít při čištění vody. Jak vyvolat kavitaci efektivně z pohledu eliminace polutantů a nízké energetické náročnosti? Cílem je prozkoumání různých způsobů jak vyvolat kavitaci v potrubí s cílem aplikace na čištění vody. Rešerše, posouzení jednotlivých způsobů, exp. realizace vybraného způsobu. Vhodné pro zvídavé studenty a studentky s inklinací k exp. výzkumu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Odstraňování mikropolutantů z odpadních vod

V rámci zpřísňující se legislativy a snah o cirkulární ekonomiku je nutné se zabývat odstraňováním tzv. mikropolutantů (zbytky léčiv, hormonů, pesticidy, fluorované látky) z odpadních vod. Rešeršní část práce se bude zabývat dostupnými technologiemi (membránové, filtrační, sorpční, pokročilá oxidace), jejich srovnáním z hlediska účinnosti, vhodnosti, energetické náročnosti. V praktické části si vyzkoušíte odstranění vybraného mikropolutantu v zařízení CaviPlasma.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Aerodynamické tunely pro osobní automobily

I při obrovském rozvoji metod výpočtového modelování proudění jsou (a budou) aerodynamické tunely nedílnou součástí při výzkumu aerodynamiky vozidel. Struktura: rešerše aerodynamických tunelů a vývoj tunelů pro osobní vozy, specifika a parametry aerodynamického tunelu pro osobní vozy, vybavení tunelu, přehled aerodynamických tunelů v Evropě a jejich základní parametry, možnosti ověření změřených aerodynamických účinků v reálných podmínkách (dojezdovka).
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Invaze slávičky mnohotvárné (Dreissena polymorpha)

Drobný mlž slávička mnohotvárná se rozšířil do řek a stojatých vod nejen v České republice a ohrožuje provoz vodních elektráren a čerpacích stanic (vytváření nánosů škeblí na česlích, uzávěrech, ucpání chladicích okruhů ložisek, atd.) např. na MVE Nové Mlýny nebo VE Gabčíkovo. Cílem bakalářské práce bude rešerše problémů spojených s invazí sláviček při provozu technologických celků (elektrárny, čerpací stanice, úpravny vody, zavlažovací systémy, apod.), zdokumentování v současné době používaných řešení (chemické a fyzikální metody eliminace, volba materiálu zařízení, apod.). Dále bude proveden rozbor možnosti využití kavitace při ničení jednotlivých stádií sláviček.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Kármánova vírová stezka

Při obtékání těles (např. komín, pilíř mostu, lopatka turbíny, atd.) dochází ke vzniku periodického odtrhávání proudu ve formě vírů a objevuje se tzv. Kármánova vírová stezka, jedna z fascinujících nestabilit proudění. Důsledkem může být interakce s obtékaným tělesem a jeho rozkmitání, což může mít až fatální důsledky v kolapsu obtékané struktury (např. prasknutí lopatky turbíny). V rámci BP bude provedena rešerše dané problematiky, především s ohledem na strojírenství a lopatkové stroje a dále výpočtová simulace (CFD) Kármánovy vírové stezky pro různé typy těles a vizualizace vírových struktur.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Moderní metody výroby oběžných kol čerpadel a vodních turbín

V mnoha oblastech se začínají prosazovat metody výroby s využitím 3d rapid prototyping. V čerpací technice a vodní energetice je jejich nasazení zatím z více důvodů poměrně omezené. Cílem bakalářské práce bude rešerše nových možností výroby (různé metody 3d rapid prototypingu z plastických hmot, laser metal sintering, welding arc additive manufacturing, apod.), ale i různé metody hybridní, kombinující rapid prototyping s konvenčními způsoby výroby. Důležitou částí bude identifikace omezení aplikovatelnosti těchto metod v oblasti hydraulických strojů (kavitační odolnost, pevnost, drsnost, nasákavost, apod.).
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Paradox čajových lístků

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. Cílem bude jednak provést kompletní rešerši a popsání tohoto jevu a dále připravit výukový materiál ve formě posteru nebo prezentace.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Využití hydrodynamické kavitace v kombinaci s dalšími chemickými a fyzikálními metodami pro eliminaci biologických a chemických polutantů

Hydrodynamickou kavitaci lze využít pro ničení patogenních mikroorganismů a tedy např. desinfekci znečištěné vody. Vyšší efektivity celého procesu lze dosáhnout kombinací s jinými chemickými a fyzikálními principy (např. UV záření, přídavek peroxidu vodíku, ozonizace, plasma, ale také aktivní uhlí, filtrace, membrány apod.). Cílem práce je rešerše jednotlivých procesů a jejich kombinací, sumarizace výhod a nevýhod, posouzení eliminační a energetické efektivity.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.

Samonasávací vakuová čerpadla na odpadní vody

Samonasávací vakuová čerpadla s integrovaným macerátorem se používají všude tam, kde je potřeba čerpat odpadní vody ve formě směsi tvořené kapalnou, plynnou a pevnou složkou. Jedná se zejména o aplikace v lodní a letecké dopravě. Macerátor je umístěn na stejné hřídeli jako oběžné kolo šroubovitého tvaru. Uvedením čerpadla do chodu se vytvoří podtlak a začne čerpání z připojených toalet. Z čerpadla je poté směs dopravena buď do zadržovací nádrže, nebo do vakuové čistírny odpadních vod. Proces je řízen zpětným ventilem umístěným na sání který se otevírá / zavírá při dosažení cca 50% vakua. Cílem bude rešerše čerpadel výše uvedeného typu – alternativy, popis aplikací a provoz. Dalším cílem bude zmapování problematiky návrhu a výpočtu těchto čerpadel pomocí CFD s využitím vícefázových modelů proudění.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.

Budoucnost hydroenergetiky v Evropě – nejen z pohledu legislativy EU

Budoucí požadavky na hydroenergetiku souvisí zejména s právními předpisy Evropské Unie (EU). Nicméně skutečné realizace a implementace hydroenergetiky do celkového energetického mixu ovlivňují i technické, sociální a environmentální aspekty. Současné i budoucí využití hydroenergetiky má významnou roli v přechodu od fosilních paliv k čisté energii z obnovitelných zdrojů, ke kterému se členské země EU zavázali. Dalším faktorem je rostoucí trend a zájem o výrobu „čistého“ vodíku pro různé průmyslové aplikace a mobilitu. Jednou z možností výroby „čistého“ vodíku je elektrolýza s využitím elektrické energie vyrobené vodní elektrárnou (viz elektrárna na obrázku v německém Wyhlen). Cílem bude zmapovat budoucí směřování hydroenergetického sektoru ve smyslu regulativ Evropské Unie a průmyslových aplikací. Student provede rešerši na výše zmíněné téma s hlubším zaměřením na budoucí směřování České Republiky vzhledem k vodní energetice a jejímu využití (například k již zmíněné výrobě vodíku z obnovitelných zdrojů).
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.

Experimentální stanovení hydraulických vlastností mamutového čerpadla

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 čerpadla je, že neobsahuje žádné pohybující se části, takže čerpadlo je spolehlivé a nevadí mu případné hrubé nečistoty. 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. Cílem bude stanovení hydraulických vlastností mamutového čerpadla (dopravní výška a účinnost) v závislosti na hloubce ponoru a množství přiváděného vzduchu. Experimentálně zjištěné parametry tohoto čerpadla budou použity v rámci výuky laboratorních cvičení Hydromechaniky, kdy se funkce tohoto čerpadla prezentuje studentům.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.

Problematika vysokootáčkových a elektricky poháněných čerpadel využívaných v rámci vesmírných aplikací

S rostoucí podporou národních a nadnárodních organizací a agentur o výzkum vesmíru rostou i požadavky na vývoj a výrobu adekvátních technologií pro tyto účely. Jedním z důležitých faktorů je i doprava kapalin v zařízeních pracujících ve vesmíru. Jedná se zejména o čerpadla v palivových a chladicích systémech raket, satelitů atd. V současné době se trendem o pohon těchto čerpadel stal elektromotor pracující o vysokých otáčkách (v řádech několika desítek tisíc otáček za minutu) napájený z přidruženého bateriového packu. Tyto čerpadla jsou velice malých rozměrů tudíž konstrukční a výrobní nároky jsou hodně vysoké. Téma má souvislost s projekty aktuálně řešenými na našeho odboru. Student získá povědomí o daném tématu a znalosti může uplatnit v rámci budoucí diplomové práci či zaměstnání. Cílem práce je rešerše výše zmíněné charakteristiky tématu. Mělo by být dosaženo přehledného shrnutí čerpadel pro určené aplikace, jejich výhody a nevýhody. Je očekáván hlubší rozbor některých zájmových částí, jako jsou například hřídelové ucpávky pro tyto typy čerpadel. Předpokládá se nutná práce s literárními prameny v anglické jazyce.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.

Kvantitativní srovnání použitého typu sítě v CFD programu Fluent

Výpočetní síť je základem každé CFD simulace (pomineme-li takzvané bez-síťové metody). Použitý typ sítě, metoda jakou síť tvoříme a kvalita sítě jde ruku v ruce s přesností následného CFD výpočtu. V rámci CFD řešiče Ansys Fluent byla představena nová metoda Mosaic s motem: „Technologie Mosaic zajišťuje, že v každé části geometrie je použit nejlepší typ prvku sítě pro dosažení optimálních výsledků.“ Toto téma je vhodné pro všechny, kteří se chtějí proniknout do tajů CFD výpočtů a v budoucnu se CFD výpočtům věnovat a využívat například v rámci navazující diplomové práce. Cílem DP je srovnání výše uvedené metodologie Mosaic s klasickými typy sítí jako: hexahedrální, tetrahedrální atd. Student provede několik testovacích úloh na různých geometriích. Dle daných kritérií bude vyhodnocen vliv sítě a eventuálně i modelu turbulence.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.

Kam s ním? Čistírenský kal - odpad nebo surovina?

Roční produkce kalu z čistíren odpadních vod za rok, se v české republice pohybuje kolem 800 000 tun ročně. To je obrovské množství. Jedná se o odpad nebo o surovinu? Je třeba s ním něco udělat. Existuje celá řada možností zpracování či využití kalů, nicméně česká i evropská legislativa je v tomto ohledu stále přísnější. Co bude v budoucnosti nejlepší? Cílem je zjistit jaká je situace v České republice, jak s kalem nakládáme, jak ho využíváme a jaké jsou trendy a výhledy do budoucna. Jde o to přehledně zpracovat možnosti využití čistírenského kalu v rámci české, případně evropské legislativy. Je třeba porozumět jednotlivým způsobům zpracování či využití kalu a zamyslet se nad tím, jaká cesta či forma zpracování kalu je do budoucích časů nejvhodnější.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.

Spolupráce hydrodynamických čerpadel-zprovoznění laboratorní úlohy

Při dopravě kapalin pomocí hydrodynamických čerpadel se často setkáme s tím, že dvě čerpadla musejí spolupracovat do společného výtlaku. Spolupráce čerpadel může být paralelní či sériová. Na Odboru fluidního inženýrství byl sestaven zkušební okruh kde je možno oba typy spolupráce modelovat a je možné měřit charakteristiky jak jednotlivých čerpadel tak celého čerpacího systému při obou typech spolupráce. Cíle této práce jsou následující: zprovoznění uvedené laboratorní úlohy, provést měření charakteristik jednotlivých čerpadel, provést měření součtových charakteristik při paralelní i sériové spolupráci, navrhnout případné úpravy či vylepšení okruhu, připravit návrh návodu laboratorní úlohy pro studenty předmětu Hydromechanika.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.

Tornáda a hurikány, odkud se berou?

Tornáda, hurikány či cyklóny jsou atmosférické jevy, které mají velice ničivé účinky. Těmito jevy, jejich, predikcí vznikem a chováním se zabývá mnoho vědců a vědeckých týmů. Existují i numerické simulace vzniku tornád. Jsou to velice zajímavé jevy, které souvisí s vířivým pohybem tekutin. I v kapalinách se můžeme setkat s různými typy vírů například s vtokovými víry nebo s vírem v savce turbíny atd. Cílem této bakalářské práce je získat co nejvíce informací o vzniku a chování tornád a hurikánů. Na základě těchto poznatků je pak možné vytvářet různé matematické modely, které by mohly popisovat jejich chování.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.