Témata bakalářských prácí vypsaných na OFI

Na této stránce naleznete přehled nabízených témat bakalářských prací na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana pro ak. rok 2020 / 2021. 

  • 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".

PODROBNĚJŠÍ INFORMACE NALEZNETE ZDE

 

Poslední aktualizace na webu proběhla 21. 9. 2020 (8:00)


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


Návrh kavitátoru s využitím Venturiho efektu

V súčasnosti má hydrodynamická kavitácia mnoho sľubných využití v potravinárskom a chemickom priemysle. Najmä pri čistení vody od baktérií, vírusov a chemických látok. Je to čistá a efektívna alternatíva k chemickému čisteniu, ktoré často zanecháva vo vode zdravotne závadné vedľajšie produkty. Výhodným spôsobom generovania kavitácie je využitie Venturiho efektu, ktorý má vďaka postupnému zúženiu a rozšíreniu prierezu menšie tlakové straty ako použitie cloniek. Cieľom bakalárskej práce bude zhrnutie súčasného využitia hydrodynamickej kavitácie v rôznych odvetviach. Ďalej bude navrhnutý vhodný geometrický tvar Venturiho trubice (dýzy) s ohľadom na minimálnu tlakovú stratu a vybudenie kavitácie. Návrh bude overený výpočtovým modelovaním prúdenia (v 2D) s využitím osovej symetrie.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Eduard Čapoš


Konformní transformace v technických vědách

V mechanice tekutin se konformní transformace uplatňuje při odvození Žukovského profilu (pozn. pozdějšími úpravami Žukovského profilu došlo k odvození sérií profilů NACA, které se dodnes mimo jiné používají na lopatky kompresorů, čerpadel a turbín). Jejich předností je, že lze tvarově složité prvky (Žukovského profil) převést na jednodušší (nekonečný válec), pro které existuje analytické řešení, a tyto výsledky aplikovat na Žukovského profil. Tento nástroj je také možné využít při řešení úloh pružnosti pevnosti, elektřiny a magnetismu. Cílem bakalářské práce bude rešeršní studie uplatnění konformních transformací v technických vědách, se zaměřením na mechaniku tekutin a vytvoření programu, který umožní na základě změn parametrů Žukovského profilu dopočítat jeho vztlakový koeficient.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Dobrovolný


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 zelení 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.


Zavlažovací systémy a nové možnosti zavlažování

Velká sucha a nedostatek spodní vody jsou jedním z problémů dnešní doby. Současně s ekologickým řešením tohoto problému se zdůrazňuje hospodárné nakládání s dostupnou vodou. Rešeršní práce se bude zabývat rozborem typů zavlažovacích systémů a možnosti vhodné i z ekonomického hlediska použitelné zejména pro oblasti jižní Moravy s prodlužujícím se obdobím sucha ve vegetační fázi zemědělských plodin.
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.


Využití zpracování obrazu při měření hydraulických dějů

Při sledovaní jevů týkajících 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. Kvantifikace těchto dějů pomocí metodiky zpracování obrazu bude pro spoustu takovýchto měření jedinou možností.
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 stojů. Dle možnosti a časové náročnosti bude i navržení experimentů a provedení jednoduchého vyhodnocení experimentu na zvoleném příkladu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D.


Tokem buzené vibrace

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.
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 čerpala. Proudění v těchto spárách mívá významný vliv na dynamiku rotujících i nerotujících částí. Úkolem 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 čerpadlovém provozním stavu. Takovéto použití má ale za následek provoz pouze v jednom provozním bodě s nepatrnou možností regulace. 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.


Zahrádkářská čerpadla na přečerpávání dešťové vody

Na přečerpávání dešťové vody se používají různé druhy a typy čerpadel. Jedním z těchto typů jsou čerpadla poháněná vrtačkou, a to lamelová nebo vířivá čerpadla. Úkolem práce bude vypracování rešerše o zahrádkářských čerpadlech na dešťovou vodu a praktické změření charakteristik čerpadel poháněných vrtačkou.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.


Nouzové odstavení vírové násoskové turbíny

Násoskovou vírovou turbínu je možné odstavit v režimu optimálního výkonu, tedy v pracovním bodě turbíny, nebo při dosažení průběžných otáček, kdy stroj vypadne ze sítě, není brzděn a dosahuje nejvyšších otáček. Který z těchto režimů je rozhodující pro odstavení turbíny 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.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.


Plnění prostoru vodou za savkou turbiny za použití stavidla

Savka vodní turbiny, aby správně pracovala, musí být zcela zanořena. Mohou se vyskytnout podmínky, kdy je nutné použít stavidlo ke zvýšení spodní hladiny na odtokové části savky. Tato práce se bude věnovat výpočtům spojených s průtokem a polohou stavidla za odtokovou částí savky. Cílem práce je pochopení funkce regulovaného stavidla za výstupem z prostoru savky tak, abychom při meších průtocích dosáhli s jeho pomocí plě zanořený výstupní profil savky. Může být stanovena funkce zanoření stavidla v závislosti na průtoku, vše ještě záleží na dalších parametrech, jako je sklon dna odtokové části a kvalitě povrchu v této oblasti.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Miloslav Haluza, CSc.


Metody detekce vstupní recirkulace čerpadel

Při provozu čerpadel při nižších průtocích vzniká vstupní recirkulace, ta má negativní dopady na chování čerpadla. Proto je nutné tuto problematiku prozkoumat. V experimentálním výzkumu je snahou tento jev detekovat a následně analyzovat. Cílem bakalářské práce bude popis vstupní recirkulace, jejího vlivu na provoz čerpadla a různých metod detekce vstupní recirkulace (PIV, LDA, vysokorychlostní kamera, tlakové snímače…) a vhodnost jejich použití. Práce bude sloužit jako podklad k výzkumu, který právě probíhá na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Pavel Heinz


Stavové chování plynu

Technické plyny se uplatňují v mnoha průmyslových odvětvích od potravinářství přes dezinfekční technologie, sváření, energetiku až po pohony. Pro optimální návrh technologií je třeba co nejpřesněji znát chování plynu za různých podmínek. Cílem bakalářské práce je popsat stavové veličiny, jejich význam a provést rešerši metod jejich určování. Dále bude provedena rešerše stavových rovnic s vymezením oblasti použití vhodné pro reálný plyn nebo směs plynů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.


Měření průtoku ultrazvukem

Ultrazvukové měření průtoku je výhodné zejména v polních podmínkách. Měření lze snadno instalovat bez ovlivnění chodu sledovaného systému, nicméně často nejsou známy všechny potřebné vstupní parametry. Cílem bakalářské práce je popsat principy měření a na základě experimentu určit citlivost přesnosti měření vzhledem ke změnám vstupních parametrů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.


Měření průtoku

Vodní elektrárna, čerpací stanice, pivovar, městský vodovod, kanalizace ve všech vyjmenovaných provozech a v mnoha dalších proudí kapalina, u níž je třeba znát přesný průtok. Průtok je, po teplotě, druhá nejčastěji měřená fyzikální veličina u spojitých procesů. V minulosti byla vyvinuta spousta metod měření průtoku, které jsou založeny na rozličných fyzikálních principech. Některé se rozšířily, jiné ne. Náplní práce bude vypracování rešerše způsobů měření průtoku, posouzení jejich nejistot a následné experimentální porovnání vybraných metod.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.


Regulace vodní turbíny

Vodní turbíny jsou důležitým prvkem pro regulaci přenosové sítě. V dnešní době je kladen stále větší důraz na stabilitu sítě a to se projevuje i ve větších nárocích na regulační mechanismy turbín. V bakalářské práci bude provedena rešerše způsobů regulace různých druhů turbín. Budou popsány nejen vlastní regulační prvky, ale i způsoby jejich řízení včetně problémů s tím spojených.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Daniel Himr, Ph.D.


Historie využití vodní síly v lokalitě Lobodice u Kojetína

Rešerše historických pramenů dokládajících existenci využití vodní síly na řece Moravě v okolí Kojetína se zvláštním důrazem na Mlýnský náhon a malou vodní elektrárnu v Lobodicích. Práce bude zdrojem informací pro budoucí informační centrum elektrárny, které ocení laická veřejnost se zájmem o historické technické památky v mikroregionu Kojetín-Tovačov. Cílem práce je vytvořit ucelený popis historické soustavy vodních děl, z nichž se některé dochovaly do dnešní doby. Popsat parametry vodního díla v Lobodicích a provést rozsahu jeho možného dalšího využití.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec


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


Aplikace Vírové turbíny na konkrétní lokalitu

Aktuálně řešená otázka Evropské komise je bezemisní energetika. Jedním z takových zdrojů jsou malé vodní elektrárny. Ve spolupráci s ČEZem lze najít místa, která již delší dobu existují a pro svoji základní funkci obsahují prvky, u kterých se dříve neuvažovalo s jejich energetickým využitím, např. vzdouvací objekty na vtoku či výtoku. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši vhodných lokalit pro využití Vírové turbíny, zhodnotit jejich energetický potenciál a porovnat klady a zápory takového řešení.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec


Alternativní přístup při řešení vtokových objektů MVE

Rozvoji malých vodních elektráren často brání složitá ekonomická bilance jejich návratnosti. Jedním z pomocných provozů jsou čistící stroje na jejich vstupu. Jejich absence snižuje počáteční investici i provozní náklady, vyvolává však řadu otázek a problémů, které je potřeba vyřešit. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši vhodných technických řešení pro zabránění vstupu mechanických nečistot do prostoru sání a provést srovnání s konzervativním přístupem realizace komplexního čištění.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec


Analogie v dynamice tekutin: vír jako černá díra

Při studiu mechaniky tekutin si lze všimnout nápadných podobností některých rovnic a jevů s jinými fyzikálními zákony. Mezi nejznámější patří elektrohydraulická analogie aplikovatelná na obvody či podobnost vztahů popisujících proudění tekutin s Maxwellovými rovnicemi v elektromagnetismu. Jiná analogie může být zase v určité podobě použita pro znázornění a lepší pochopení gravitačního vlivu rotujících černých děr. Cílem bakalářské práce bude rešerše shrnující analogie spojené s dynamikou tekutin. Experimentální část bude zaměřena na konkrétní analogický příklad (výtokový vír simulující černou díru). Na téma je možné navázat prací diplomovou, která by obsahovala detailnější matematicko-fyzikální popis problému doplněný numerickou simulací.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jakub Illík


Nestacionární tok newtonské kapaliny trubicí kruhového průřezu

Tok newtonské kapaliny kruhovou trubicí představuje dobře popsaný a známý problém, který může být v dnešní době řešen několika různými způsoby. Řešením je chápan zisk hydraulických parametrů, jako je průtok, tlak či rychlostní profil ve zvoleném místě trubice. Zároveň tato úloha patří k nejběžnějším a k nejčastějším hydraulickým aplikacím. Základem bakalářské práce bude zmapování a ucelené studium jednotlivých přístupů v modelování nestacionárního toku kapaliny kruhovou trubicí od modelů vycházejících z obyčejných diferenciálních rovnic až po 2D CFD simulace realizované prostřednictvím komerčního softwaru.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.


Vzduchové pružiny a měchové válce

Vzduchové pružiny a měchové válce pracují s tlakem vzduchu uvnitř pryžového měchu, který vytváří axiální sílu, kterou lze následně využít ve formovacích systémech sléváren, v průmyslových závěsných systémech, v systémech odpružení, v papírenských strojích, v pohonech lisů a zvedacích stolů. Díky nízké vlastní frekvenci mohou sloužit jako náhrada ocelových pružin nebo klasických hydraulických či pneumatických válců. BP bude mít rešeršní charakter s pasáží zahrnující úvod do praktické simulace těchto zařízení. Protože jednotlivé matematicko-fyzikální modely vykazují různá zjednodušení a přiblížení se exp. hodnotám, bude nutné stanovit podmínky, pro které jsou uvedené modely platné a vyhovující.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.


Studie 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. Úvodní část bakalářské práce bude rešeršní, zaměřena na popis a přehled konstrukcí lamelových HG. Navazující pasáž by se měla zabývat základními bilančními rovnicemi a charakteristikami, kinematikou chodu, tlakovými poměry, objemovými ztrátami a jednoduchou simulací chodu hydrogenerátoru. Chod hydrogenerátoru bude reprezentován vybranými provozními parametry v závislosti na čase nebo na natočení rotoru.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.


Tok newtonské kapaliny pružnou trubicí

Obvyklým příkladem pružných trubic jsou cévy a tepny v lidském těle, jejich možné náhrady, anebo systémy peristaltických čerpadel pracujících na objemovém principu. Podstatou řešeného problému pak je, jakým způsobem deformace pružné trubice ovlivňuje hydraulické parametry, a jak naopak hydraulické parametry ovlivňují deformaci trubice. Bakalářská práce bude mít v úvodní části přehledový charakter aplikačních možností uvedeného typu proudění. Na tuto část bude navazovat studie základních rovnic popisujících tok tekutiny, konstitutivních vztahů především hyperelastických materiálů a napětích ve stěně trubice. Závěrečná praktická pasáž na jednoduchém případu představí možnosti jednorozměrné simulace FSI úlohy.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D.


Pneumatické a hydraulické mikroaktuátory

Aktuátory jsou běžnou součástí 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 akuátorů nabízí pneumatické a hydraulické aktuátory často nejvyšší výkonové parametry. Své uplatnění nachází v průmyslových a lékařských mikrosystémech. Bakalářská práce vytvoří ucelený přehled pneumatických a hydraulických mikroaktuátorů a definuje rovněž hlavní rovnice a kritéria z oboru mikrofluidiky. 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.


Metody měření tlaku v cévní soustavě

Základními veličinami při studiu proudění jsou tlak a průtok. Při výpočtovém modelování je nezbytné pro tyto veličiny stanovit okrajové podmínky. Zejména v oblasti hemodynamiky je určení okrajových podmínek základním pilířem pro numerické simulace. Pomocí nich se následně analyzují veličiny, jejichž přímé měření je těžko proveditelné. Takovou veličinou je například smykové napětí působící na stěny tepny (arterie). Cílem bakalářské práce bude rešerše problematiky zabývající se metodami, které se soustředí na měření zmíněných veličin in vivo. Práci je možné rozšířit o CFD výpočet (zjednodušená 2D geometrie arterie, aplikace okrajových podmínek). Zjištěné poznatky poslouží jako základ pro další výzkum v této oblasti.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Kohút


Hydraulické ztráty lodí v závislosti na smáčivosti povrchu

Hydraulické ztráty (třecí odpor) lodí závisí na vlastnostech smáčeného povrchu. V případě hydrofobních vlastností lze třecí odpor snížit. Lodní doprava je zodpovědná za téměř 4% produkce CO2 (ale také oxidů síry, dusíku, prachových částic). Proto každé snížení spotřeby může přinést nejen zajímavé úspory, ale také snížení environmentální zátěže. Cílem práce bude rozbor typů odporových sil při obtékání plavidel, analýza vlivu nesmáčivých (hydrofobních) povrchů na třecí odpor při obtékání plavidla, rešerše hydrofobních nátěrů a povlaků, návrh experimentu pro měření třecího odporu a zjištění vlivu nesmáčivosti. 
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing. František Pochylý, CSc.


Eliminace nanoplastů kavitací a pokročilými oxidačními procesy

S rozmachem využívání plastických hmot se zvýšila i jimi způsobená ekologická zátěž. Ačkoli se vedou spory o zdravotních dopadech nanoplastů (plastové částečky o rozměrech 1-1000 nm) na lidský a zvířecí organismus, je doporučováno pravidlo předběžné opatrnosti. Faktem je, že byly nanoplasty nalezeny v lidských tkáních. Jediným způsobem eliminace z vody je v současné době filtrace. Cílem bakalářské práce bude rešerše problematiky nanočástic obsažených ve vodě a následně návrh a provedení experimentu kombinujícího hydrodynamickou kavitaci s plazmovým výbojem (původní patentované řešení) za účelem zjištění efektivity tohoto řešení pro eliminaci nanočástic.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.


Nové 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.


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.


Využití kavitace při čištění papírenských odpadních vod

Papírenské odpadní vody obsahují dřevní vlákna, plnidla a klížidla. Při jejich čištění se využívá kombinace fyzikálních (sedimentace, flokulace, filtrace) a biologických metod. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši současného stavu čištění papírenských vod, možnosti využití hydrodynamické kavitace a následně provést experiment s hydrodynamickou kavitací, který bude sledovat stupeň dezintegrace organických částí a sloučenin a uvolnění nutrientů z papírenských vod, které jsou biologicky odbouratelné.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.


Koncepce digital twin v oblasti hydraulických strojů

S masivním nástupem výpočtových simulací a možnosti online měření prakticky čehokoliv, přichází na řadu tvorba digitálních dvojčat (digital twin) nebo-li virtuálních kopií reálných strojů. Ty pak lze používat např. k predikci poruchovosti, sledování životnosti, simulaci chování skutečného stroje při změněných provozních podmínkách atd. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši současného stavu v oblasti digital twin, dále se soustředit na aplikaci na lopatkové a zejména hydraulické stroje a v závěru navrhnout koncepci digital twin pro odstředivé čerpadlo.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.


Modifikace experimenátlního stendu pro testování kavitační eroze

Hydraulické stroje (turbíny, čerpadla), ale také např. vstřikovací trysky spalovacích motorů jsou vystaveny erozivnímu působení kavitace. V současné době se intenzivně zkoumají materiály a žárové nástřiky odolné proti kavitaci. Míru odolnosti materiálů je nutné testovat. Na odboru fluidního inženýrství byl postaven stend na bázi kavitující vysokotlaké trysky. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši týkající se kavitační eroze, testování kavitační eroze a především provést úpravy stávajícího experimentálního stendu tak, aby umožnily intenzivní měření a sledování jednotlivých fází kavitačního opotřebení různých typů žárových nástřiků.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.


Využití kavitace v průmyslových procesech

Kavitace (tj. tvorba syté páry z kapaliny vlivem náhlého poklesu tlaku) představuje velmi perspektivní způsob pro intenzifikaci různých procesů v chemickém, biotechnologickém, farmaceutickém nebo potravinářském průmyslu (míchání, katalýza chem. reakcí, oxidace, extrakce, emulzifikace, desintegrace). Namátkou např. emulzifikace rostlinných olejů, desintegrace vláken celulózy, extrakce lipidů a proteinů z řas, homogenizace mléka, výroba biopaliv, čištění odpadních vod atd. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši využití kavitace v průmyslových procesech obecně a následně speciálně hydrodynamické kavitace pro jednotlivé procesy, identifikace a kritické posouzení jednotlivých zařízení, zjištění efektivity využití kavitace, případně vytypování dalších oblastí pro aplikaci hydrodynamické kavitace.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.


CFD při návrhu aerodynamiky závodních automobilů

Výpočtové modelování proudění (CFD) je dnes nedílnou součástí při návrhu aerodynamiky automobilů. Vývoj vozů Formule 1 je dokonce jedním z motorů dalšího intenzivního rozvoje CFD. CFD ovšem není jen nástrojem pro tvarovou optimalizaci, vizualizaci proudění nebo zjištění silových poměrů na obtékaných površích. Je také perfektním prostředkem pro lepší pochopení samotné podstaty některých aerodynamických jevů. Cílem bakalářské práce bude zpracovat rešerši využití CFD v oblasti návrhu závodních automobilů a v části praktické připravit učební pomůcku pro předmět Hydromechanika, která bude na základě výpočtových simulací zadního přítlačného křídla ilustrovat jednotlivé proudové jevy: vznik vztlaku a odporu (třecí vs. tvarový, indukovaný odpor), odtržení mezní vrstvy (různé možnosti vizualizace), úplav, atd.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D.


Experimentální metody vizualizace proudění v mechanice tekutin – Shadowgraphy, Schlieren photography a další

Nedílnou součástí experimentálního měření je i vizualizace proudění. Pokud je měřená sekce transparentní, tak v případě výskytu kavitace je plynná fáze okem rozeznatelná od fáze kapalné. Sledované turbulentní jevy jsou obvykle velmi rychlé, jinými slovy se odehrávají s vysokou frekvencí, tudíž je potřeba využít vysokorychlostní kamery a sledovaný jev zaznamenat k následnému vyhodnocení. Kvalita záznamu z vysokorychlostní kamery je pak klíčová k použitelnosti záznamu a vyhodnocovaným parametrům. Student provede rešerši daných technik použitelných pro záznam proudění s kavitací. Jedna z takových technik je takzvaná „shadowgraphy“. Další pak „Schlieren photography“. Pokud bude možnost, student se zapojí do provedeného experimentu v naší laboratoři. Práce by měla obsahovat popis metod včetně potřebného vybavení, proveditelnosti a podmínek k obdržení co nejlepšího záznamu. Popisu metod bude předcházet rešerše na téma kavitace v oboru hydraulických strojů a mechaniky tekutin. Předpokladem je hledání podkladů i v anglicky psané literatuře.
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, metoda jakou síť tvoříme a její kvalita 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.“ Cílem DP je srovnání výše uvedené metodologie Mosaic s klasickými typy sítí jako: hexahedrální, tetrahedrální atd. Postup řešení DP: Student provede několik testovacích úloh na různých geometriích. Dle daných kritérií bude vyhodnocen vliv sítě a eventuálně i modelu turbulence. Student získá úvodní znalosti o CFD problematice, kterou pak může vhodně a efektivně aplikovat v rámci řešeného tématu diplomové práce.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.


Těsnění hřídele a hřídelové ucpávky čerpadel

Těsnění hřídele oběžného kola je důležitým konstrukčním prvkem většiny běžných čerpadel. V případech, kdy jsou objemové ztráty čerpané kapaliny nežádoucí, nebo musí být minimální (například z důvodu kontaminace prostředí) nabývá tato problematika na větší důležitosti. Ruku v ruce s těsnícím efektem (tření, víření, nárůst teploty, eroze materiálu, atd.) jdou mechanické ztráty snižující celkovou účinnost čerpadla. Student provede rešerši různých typů hřídelových těsnění pro běžně používaná čerpadla. Budou vysvětleny principy fungování jednotlivých typů těsnění a shrnuty jejich výhody a nevýhody pro dané typy čerpadel.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D.


Od tornáda k hurikánu

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 možnostech 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.


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? Jedná se o práci rešeršní. Jde o to 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.


Charakteristiky rychlostního profilu v trubce pro vysoká Reynoldsova čísla

Existuje mnoho prací, které se zabývají rychlostními profily v trubce kruhového profilu. Tyto práce se zaměřují na rychlostní profily z různých hledisek. Nejčastěji se zabývají oblastí blízko obtékané stěny, tedy mezní vrstvou. Dále jsou práce, které se snaží najít analytické vztahy pro tvar časově středovaného rychlostního profilu. Tyto práce vycházejí z určitých charakteristik rychlostního profilu, či veličin na něm závislých, které využívají jako okrajové podmínky ke stanovení potřebných volných parametrů analytického tvaru rychlostního profilu. Na základě experimentálních dat získaných z literatury zjistit, případně ověřit, všechny možné charakteristiky časově středovaných rychlostních profilů pro širokou škálu Reynoldsova čísla. Jako například poloha střední rychlosti, velikost maximální rychlosti v ose potrubí, poloměr křivosti v ose potrubí atd.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jaroslav Štigler, Ph.D.


Dynamika kavitační bubliny v proměnném tlakovém poli

Kavitace je děj, během kterého dochází ke vzniku bublin v důsledku poklesu tlaku pod tlak nasycených par. Chování kavitační bubliny je popsáno nelineární obyčejnou diferenciální rovnicí 2. řádu (Rayleigh-Plessetovou rovnicí). Nalézt analytické řešení nelineárních ODR není obvykle možné, musíme tak spoléhat pouze na numerické metody. Pro správnou interpretaci numerických výsledků je vhodné nejprve provést kvalitativní analýzu řešeného systému (existence a jednoznačnost řešení, rovnovážné stavy a jejich stabilita). Cílem této práce bude odvození a následná analýza kvalitativních vlastností Rayleigh-Plessetovy rovnice. Práce bude doplněna numerickými výpočty chování bublin v proměnném tlakovém poli pro různé počáteční poloměry a budící frekvence. 
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jana Tancjurová


Využití pokročilého renderingu v oblasti vizualizace dat z CFD

Softwary pro vizualizaci dat z CFD v sobě obvykle mají implementované pouze jednoduché metody renderování výsledných obrazů s omezenými možnostmi nastavení parametrů, jako je osvětlení, vlastnosti materiálu apod. V poslední době se v nich ale začínají objevovat i pokročilejší metody umožňující věrohodnější znázornění materiálů, ale stále s limitem daným požadavkem na chod v reálném čase. Vedle toho existují softwary zaměřené na tvorbu realistických vyobrazení, založených na metodě sledování paprsku (ray tracing) s uplatněním primárně v oblasti počítačově generované grafiky (CGI) pro filmy, videohry atd. Příkladem takového softwaru je Blender, který je, i díky tomu, že je open-source, někdy využíván i v oblasti postprocessingu CFD. Nevýhodou jsou vysoké výpočetní nároky znemožňující běh v reálném čase, což limituje použití pouze na vytvoření několika finálních vizualizací. Cílem bakalářské práce bude vyhledat v literatuře různé aplikace Blenderu nebo podobných nástrojů pro tvorbu pokročilých vizualizací dat z CFD výpočtů a tvorba vlastních vizualizací dodaných dat. Kdo bude mít chuť a odhodlání, bude mít možnost naučit se také potřebné základy CFD výpočtů a díky tomu si spočítat i vlastní data pro vizualizace.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Urban


Metody dekompozice dat a jejich využití ke studiu proudění

Mnoho aplikací moderní doby produkuje velké množství dat, které je třeba dále zpracovávat. Jednou z metod je vyjádření dat jako součet tzv. módů. Tento problém si lze představit jako tvorbu stavebnice z hotového modelu, kdy se ho snažíme rozdělit na jednotlivé dílky. To má ovšem obecně nekonečně mnoho řešení, takže jednotlivé metody se liší v závislosti na tom, jaké podmínky musí výsledná dekompozice splňovat. Význam těchto metod je dvojí: umožňují identifikovat dílčí struktury v proudění, což může vést k lepšímu porozumění, a také je možné na jejich základě tvořit tzv. redukované modely, které mohou ve vhodných případech urychlit některé výpočetní procedury. Cílem bakalářské práce bude popis používaných dekompozičních metod (FFT, POD, SPOD, DMD), a provedení aplikací na nějaká data. K dispozici jsou výsledky CFD s vírovým copem či Kármánovou vírovou stezkou, záznamy z rychlokamery, ale nabízí se i mnoho dalších aplikací.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Urban


Metody měření nestacionárního průtoku

Pro měření průtoku existuje mnoho metod založených na různých fyzikálních principech . Přesné měření nestacionárních průtoků je však technicky velmi obtížné a spousta běžných typů snímačů se pro tyto účely nehodí vůbec. S pulzujícími průtoky se přitom často setkáváme například v biomechanice a medicíně , v tekutinových mechanismech nebo při dávkování látek v průmyslu. Práce bude zaměřena především na možnosti experimentálního měření průtoku umělou srdeční chlopní v laboratorních podmínkách. Cílem práce je rešerše možností měření pulzujícího průtoku pomocí dostupné techniky, srovnání několika metod na jednouché měřící trati a případně návrh vhodného měřícího zařízení založeného na některém zvoleném fyzikálním principu. Výsledky práce mohou složit též jako podklad pro navazující diplomovou práci.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Zbavitel


Úpravy oběžných kol čerpadel pro snížení axiální síly

Axiální síla vzniká vlivem prouděním kapaliny v mezerách mezi oběžným kolem a tělesem čerpadla. Negativně ovlivňuje životnost ložisek a je nutné brát ji v úvahu už při samotném návrhu čerpadla. Se zvětšováním rozměrů hydrodynamického čerpadla roste i axiální síla. Existují různé způsoby, kterými je možné vznikající axiální sílu snížit. Cílem bakalářské práce bude rešerše metod pro snížení axiální síly se zaměřením na způsoby využívající modifikace oběžného kola, zejména zadní lopatky. Poznatky budou aplikovány v experimentální části, kde bude měřena axiální síla pro oběžné kolo s různým tvarem a počtem zadních lopatek.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lucie Zemanová