Aktuální témata bakalářských prací pro studijní obor Základy strojního inženýrství a obor Energetika na ak. rok 2026 / 2027 vedených na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana.
- Témata bakalářských prací budou průběžně aktualizována a doplňována.
- V případě, že máte zájem o jiné vlastní téma z oblasti mechaniky tekutin i strojů, které s tekutinami pracují, neváhejte nás kontaktovat.
- Pokud budete mít o některé z nabízených témat zájem, je třeba co nejdříve kontaktovat příslušného vedoucího bakalářské práce.
Poslední aktualizace na webu proběhla 01.09.2026
Nestability proudění v hydraulických strojích
K nestabilitám proudění dochází v přírodě i v technické praxi. V případě jejich výskytu v hydraulických strojích mohou být nebezpečné. Mezi nestability větších měřítek v hydraulických strojích se řadí např. rotující odtržení v oběžných kolech, Karmánova vírová stezka za rozváděcími lopatkami turbín nebo komplexní struktura vírového copu v sacích troubách turbín. Tato práce se bude zabývat simulací vybraných jevů pomocí výpočtového modelování proudění a jejich následnou vizualizací a popisem.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jiří Bezdíček ...
Cíle práce:
- Rešerše nestabilit proudění s popisem jejich vzniku, na základě které budou vybrány 2 případy pro výpočet.
- Tvorba zjednodušené geometrie (2D) pro každý z vybraných případů.
- Provedení CFD výpočtů pro podchycení jevů, jejich vizualizace a fyzikální (kvalitativní) popis.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) splňující výše uvedené cíle.
- Provedené CFD simulace vybraných případů alespoň na dvou typech výpočetních sítí.
Číst více
Limity použitelnosti Reynoldsovy rovnice v tribologii
Reynoldsova rovnice představuje základní a výpočetně efektivní nástroj pro predikci tlakového pole a únosnosti v tenkovrstvém hydrodynamickém mazání. Vychází však ze zjednodušujících předpokladů zanedbání setrvačných sil a nulových tlakových gradientů napříč vrstvou maziva. U moderních mikrotexturovaných povrchů však lokální skokové změny geometrie a ostré hrany vyvolávají výrazná zrychlení toku a víření, kdy klasická Reynoldsova rovnice začíná selhávat. Cílem práce je prozkoumat meze platnosti Reynoldsovy rovnice v porovnání s plným řešením Navier-Stokesových rovnic (CFD) a stanovit kritické poměry hloubky textury k tloušťce filmu a geometrických poměrů, při kterých je pro přesný návrh nezbytné přejít k plnohodnotnému 3D CFD modelování.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Běhoun ...
Cíle práce:
- Zpracovat rešerši teoretických předpokladů Reynoldsovy rovnice a popsat známé fyzikální limity její platnosti při proudění v texturovaných mezerách.
- Implementovat jednoduchý 1D/2D numerický řešič Reynoldsovy rovnice (např. v jazyce Python nebo MATLAB) se zahrnutím kavitační okrajové podmínky.
- Provést srovnávací parametrickou studii mezi zjednodušeným řešením a plným CFD modelem.
Požadované výstupy:
- Funkční a okomentovaný skript v Pythonu/MATLABu pro výpočet tlaku a únosnosti mazacího filmu v texturované mezeře.
- Sada referenčních 2D/3D CFD simulací a srovnání vypočtených tlakových polí, vztlakových sil a tření s analyticko-numerickým řešením.
Číst více
Benchmarkové úlohy pro verifikaci a validaci modelů hydrodynamického mazání v OpenFOAMu
Vývoj a nasazování specializovaných řešičů pro simulaci proudění v tenkých mazacích vrstvách (např. řešičů Reynoldsovy rovnice a hydrodynamických modelů) vyžaduje důslednou metodiku verifikace a validace. K tomuto účelu slouží standardizované testovací případy (tzv. benchmarky) s exaktním analytickým řešením nebo s přesně popsanými referenčními daty z literatury (např. lineární klín, Rayleighovo stupňovité ložisko, radiální kluzné ložisko či spára s mikrotexturou). Cílem práce je vytvořit ucelenou sadu těchto testovacích případů v open-source prostředí OpenFOAM. Student připraví geometrické modely, výpočetní sítě a okrajové podmínky. V případě zájmu lze téma rozšířit o základní výpoštově simulace v prostředí OpenFOAM.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Běhoun ...
Cíle práce:
- Zpracovat rešerši standardních benchmarkových úloh hydrodynamického mazání a shromáždit jejich analytická a referenční řešení.
- Vytvořit parametrické geometrie a výpočetní sítě vybraných úloh v prostředí OpenFOAM (pomocí nástrojů blockMesh, snappyHexMesh nebo skriptů).
- Nastavit výpočetní případy v OpenFOAMu.
Požadované výstupy:
- Ucelená a plně funkční sada testovacích případů připravená ke spuštění v prostředí OpenFOAM.
- V případě zájmu o výpočtové simulace bude v požadovaných výstupech porovnání studentových výsledků s benchmarkovými úlohami z literatury.
Číst více
Modely nenewtonských kapalin pro CFD simulace v softwaru Ansys Fluent
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.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Lukáš Běhoun ...
Cíle práce:
- Zpracovat rešerši různých modelů nenewtonských kapalin popisujících závislost viskozity na smykové rychlosti.
- Vytvořit odpovídající UDF funkce pro software Ansys Fluent, které umožní použití těchto modelů v CFD simulacích.
- Kalibrovat modely pomocí dostupných reologických dat numericky určit odpovídající modelové konstanty pro každou rovnici. Následně porovnat jednotlivé modely pomocí vhodných metrik a doporučit 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.
Požadované výstupy:
- Funkční a okomentované zdrojové kódy UDF funkcí pro software Ansys Fluent.
- Vyhodnocená data s numericky určenými modelovými konstantami a doporučením nejvhodnějšího reologického modelu.
- V případě zájmu o výpočtové simulace/programování budou ve výstupech obsaženy výsledky CFD simulací v softwaru Ansys Fluent nebo vytvořené grafické uživatelské rozhraní (GUI).
Číst více
Využití šedé vody: Návrh, filtrace a retenční akumulace bez zásahu do stavebních částí budovy
Každý den vypouštíme litry vody, které by mohly pomáhat. V téhle práci si postavíš vlastní jednoduchý filtr a malou retenční nádrž, které dokážou šedou vodu zachytit a znovu využít. Je to praktické, ekologické a překvapivě snadné. Nebudeš jen počítat — vytvoříš funkční zařízení. A možná ho jednou použiješ i doma.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Pochopit, co je šedá voda a jak ji lze bezpečně využít.
- Navrhnout jednoduchý filtr a malou retenční nádrž.
- Vyrobit funkční prototyp.
- Otestovat, jak dobře filtr funguje.
Požadované výstupy:
- Jednoduchý návrh filtru a nádrže.
- Prototyp zařízení.
- Měření účinnosti filtrace.
- Doporučení pro praktické použití.
Číst více
Kapková závlaha: Návrh a testování systému s možným využitím filtrované šedé vody
Kapková závlaha je jednoduchý způsob, jak zalévat chytře a bez plýtvání. V téhle práci si sestavíš vlastní malý závlahový okruh, vyzkoušíš různé kapkovače a zjistíš, jak fungují s filtrovanou šedou vodou. Je to praktické, ekologické a výsledky uvidíš hned. Budeš tvořit, měřit a stavět — a zjistíš, že technika může být překvapivě snadná.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Seznámit se s principy kapkové závlahy a jejími hydraulickými požadavky.
- Navrhnout a sestavit testovací kapkový závlahový okruh vhodný pro experimentální měření.
- Ověřit funkčnost systému, včetně měření průtoků a rovnoměrnosti distribuce.
- Porovnat různé typy kapkovačů z hlediska jejich provozních vlastností.
- Vyhodnotit vhodnost filtrované šedé vody pro kapkovou závlahu a navrhnout doporučení pro praktické využití.
Požadované výstupy:
- Návrh kapkového závlahového systému včetně základních hydraulických výpočtů.
- Konstrukční návrh a realizace testovacího okruhu.
- Experimentální protokol: měření průtoků, tlakových poměrů a rovnoměrnosti distribuce.
- Porovnání provozních parametrů vybraných kapkovačů.
- Závěrečné doporučení pro použití filtrované šedé vody v kapkové závlaze.
Číst více
Technické prvky pro zpomalení povrchového odtoku a zvýšení retence vody v krajině
Voda často odteče dřív, než ji krajina stihne využít. V téhle práci navrhneš a postavíš jednoduchý prvek, který dokáže zpomalit odtok vody v příkopech nebo malých vodotečích. Je to malý nápad s velkým dopadem. Vyrobíš prototyp, otestuješ ho a uvidíš výsledky na vlastní oči. A zjistíš, že technika může být překvapivě jednoduchá.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Simona Fialová, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Pochopit, jak se voda chová v příkopech a malých vodotečích.
- Navrhnout jednoduchý mechanický prvek (přepážku, klapku, modulární překážku), který zpomalí povrchový odtok a zvýší lokální retenci vody.
- Otestovat jeho funkci při různých průtocích.
- Vyhodnotit účinnost prvku a jeho vhodnost pro praktické nasazení v krajině.
Požadované výstupy:
- Konstrukční návrh a sestavení prototypu retenčního prvku.
- Hydraulické výpočty a model proudění v okolí prvku.
- Měření zpomalení odtoku.
- Doporučení pro implementaci v reálné krajině a možnosti škálování.
Číst více
Experimentální a numerické studium vodního rázu při plnění zavzdušněného potrubí
Při rozběhu čerpadla do zavzdušněného potrubí se zavřeným nebo částečně otevřeným uzávěrem v prvních okamžicích proudí přes uzávěr pouze vzduch. Objemový průtok vzduchu může být o řád větší než průtok kapaliny. V okamžiku nárazu kapaliny na uzávěr vzniká výrazný tlakový ráz, jehož špička může překročit mez pevnosti potrubí. S daným jevem se běžně můžeme setkat především na produktovodech.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Bude provedena numerická simulace v 1D modelu.
- Bude navržen a proveden experiment v laboratoři OFI V. K.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky experimentálního testování vodního rázu v potrubí.
Číst více
Tlakové pulzace a hluk škrticího prvku: Akustické simulace a experiment
Škrticí prvky v potrubních systémech jsou při přechodu z vysokého do nízkého tlaku zdrojem tlakových pulzací a hluku. Cílem práce je prozkoumat možnosti modelování tohoto akustického buzení pomocí nástroje ANSYS Acoustics a porovnat numerické výsledky s laboratorním experimentem. Metodika má najít využití při odhalování kavitace a vyhledávání úniků.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Seznámit se s akustickými moduly ANSYS (buzení tlakem a výkonem) a vytvořit výpočtový model potrubního úseku s ventilem pro parametrické simulace.
- Provést experimentální měření tlakových pulzací a hluku na regulačním ventilu v laboratoři hydraulických strojů pro vybrané provozní stavy (s kavitací i bez ní).
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky numerického modelování a výsledky experimentálního testování.
Číst více
Vizualizuje neviditelné zvukové vlny: Kundtova zvuková trubice
Hlavním úkolem bude navržení učební pomůcky, včetně popisu a matematického modelu. Matematický model bude proveden analytickým 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.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Vladimír Habán, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Návrh zvukové trubice využitelné při výuce.
- Dynamický model zvukové trubice (analyticky, ANSYS, PINN).
- Popis dynamických jevů v trubici.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky numerického modelování a výsledky experimentálního testování.
Číst více
Analýza a návrh tlakové regulace s využitím čerpadla v turbínovém režimu
Rostoucí zájem o energetickou efektivitu vodárenských systémů vede k hledání způsobů, jak využít přebytečný tlak k výrobě elektrické energie. Jednou z perspektivních možností je provoz čerpadla v turbínovém režimu, které dokáže část hydraulické energie převést na energii mechanickou či elektrickou. Aby však bylo možné takový prvek bezpečně začlenit do vodovodní sítě, je nutné doplnit jej o redukční ventil, který zajistí požadovanou úroveň tlaku i v provozních bodech mimo možnosti čerpadla nebo v situacích, kdy je čerpadlo odstaveno.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Bc. Daniel Himr, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Analyzovat možné provozní stavy ve vodovodním systému.
- Popsat kompletní charakteristiku čerpadla, včetně turbínového režimu a oblastí nestability.
- Navrhnout schéma regulačního uzlu, který zajistí požadovanou redukci tlaku za všech provozních podmínek.
- Stanovit účinnost rekuperace a vyhodnotit energetický přínos řešení.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, výsledky analýzy a návrh redukčního uzlu.
Číst více
Analýza vlivu zapojení plynových akumulátorů na průběh vodního rázu v čerpacích systémech
Plynové akumulátory představují klíčový prvek ochrany proti vodnímu rázu v čerpacích stanicích. Jejich úkolem je tlumit tlakové vlny vznikající při náhlých změnách provozního stavu, zejména při výpadku čerpadel. Ve větších čerpacích stanicích bývá akumulátorů více a jsou připojeny k hlavnímu výtlačnému potrubí přes paralelní větve. Způsob jejich připojení — délka větví, jejich vzájemné uspořádání či rozdílné parametry — může významně ovlivnit účinnost protirázové ochrany.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Bc. Daniel Himr, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Připravit numerický model čerpacího systému s detailně zpracovaným připojením jednotlivých akumulátorů.
- Provést numerickou simulaci výpadku čerpadel a zaznamenat průběh tlakových změn.
- Porovnat výsledky mezi optimalizovaným a neoptimalizovaným zapojením akumulátorů.
- Vyhodnotit rozdíly mezi detailním modelem a několika zjednodušenými variantami zapojení.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, výsledky simulací vč. doporučení jak efektivně řešit úlohy podobného charakteru při návrhu čerpacích stanic.
Číst více
Když kavitace a písek ničí kovy: Sledování kavitační a abrazivní eroze pomocí akustické emise
Voda v reálných hydraulických systémech, čerpadlech či turbínách málokdy bývá dokonale čistá. Často obsahuje nerozpuštěné částice (písek, erodované minerály, nečistoty), které způsobují tzv. hydroabrazivní erozi — částice doslova "obrušují" vnitřní povrchy strojů. Pokud se k tomu přidá ještě kavitace (kolabující bubliny), dochází ke kaskádovému ničení materiálu. Jak ale v provozu poznat, že v potrubí dochází k eroznímu opotřebení, aniž bychom museli rozebírat celé čerpadlo?
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Provést rešerši existujících řešení snímání eroze a kavitace v hydraulických systémech.
- Příprava a realizace praktických testů na zkušebním stendu v laboratoři — porovnání účinků čisté vody za kavitace vs. vody s příměsí pevných částic (abraziva).
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, popisující průběh experimentů a dosažené výsledky.
Číst více
Viskozita není jen jedna: Experimentální stanovení druhé viskozity vody
Většina lidí zná klasickou viskozitu kapalin. Při rychlých stlačováních, tlakových rázech, šíření zvuku nebo kolapsu kavitačních bublin však hraje zásadní roli tzv. druhá (objemová) viskozita, která popisuje ztrátu energie při objemové deformaci. Ačkoliv je voda považována za téměř nestlačitelnou, při dynamických dějích je tato vlastnost klíčová pro útlum rázových vln. V rámci práce si student vyzkouší netradiční fyzikálně-inženýrský experiment v hydraulické laboratoři a změří veličinu, o které se v běžných kurzech hydrauliky pouze zmínka.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rešerše teoretického základu objemové (druhé) viskozity kapalin a metodik jejího měření (akustické metody, útlum tlakových vln).
- Provedení série měření útlumu signálu ve vodě při různých podmínkách.
- Vyhodnocení naměřených dat a stanovení hodnoty druhé viskozity vody v závislosti na podmínkách.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, popisující průběh experimentů a dosažené výsledky.
- Porovnání získaných dat s dostupnou odbornou literaturou.
Číst více
Smart Lab: Vývoj automatizovaného řízení a sběru dat pro zkušební stend kavitační eroze
Kavitace dokáže během krátké doby zničit i ty nejodolnější kovové materiály na oběžných kolech čerpadel a turbín. Testování odolnosti materiálů v naší hydraulické laboratoři vyžaduje dlouhodobé a přesně řízené podmínky. Cílem práce je posunout náš zkušební kavitační stend do 21. století! Student navrhne a vytvoří "chytrý" řídicí systém na bázi mikrokontroléru (Arduino/Raspberry Pi/PLC) s dotykovým rozhraním. Zařízení bude samo udržovat nastavený tlak, hlídat bezpečnost provozu a ukládat naměřená data v reálném čase. Ideální práce pro studenta, kterého baví mechatronika, programování a praktické tvoření!
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Seznámení s konstrukcí a funkcí stávajícího zkušebního stendu kavitační eroze.
- Návrh a realizace řídicího systému včetně tvorby přehledného uživatelského rozhraní (HMI).
- Provedení série měření útlumu signálu ve vodě při různých podmínkách.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) obsahující schéma zapojení a popis programu.
- Funkční hardware/software řídicí jednotky zapojený na testovacím stendu.
Číst více
Rychlokamera v hydraulice: Vizualizace a dynamika kavitačních struktur na profilu
Kavitace probíhá v řádech milisekund a lidské oko vidí pouze "bílý mrak". S využitím vysokorychlostní kamery v hydraulické laboratoři však můžeme nahlédnout do fascinujícího světa zrodu, růstu a kolapsu jednotlivých kavitačních bublin. Student bude pomocí rychlokamery a optické metody analyzovat proudění kolem zkušebního profilu, určovat frekvenci odtrhávání kavitačních oblaků a propojovat tyto vizuální děje s tlakovými pulzacemi.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Hudec, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rešerše optických metod vizualizace rychlých dějů v hydraulice a dynamiky kavitačních bublin.
- Zpracování obrazových dat (SW analýza frekvence odtrhávání bublin, délky kavitační zóny, apod.).
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující teoretická východiska, nastavení rychlokamery a metodiku optické analýzy.
- Soubor vysokorychlostních videozáznamů a časově rozlišených snímků zachycujících různé fáze vývoje kavitačního mraku.
Číst více
Využití metod umělé inteligence v hydroenergetice
Energetika se v současnosti nachází v období dynamických změn, kdy roste podíl nestabilních OZE a s tím i potřeba flexibilních a spolehlivých zdrojů energie a jejich inteligentního řízení. Vodní elektrárny hrají v tomto kontextu klíčovou roli — jednak právě jako stabilní a ekologický zdroj elektřiny, jednak jako efektivní úložiště energie v případě přečerpávacích vodních elektráren. Stejně dynamicky se rozvíjí oblast umělé inteligence, jejíž algoritmy mohou být užitečné v různých odvětvích nejen vodní energetiky.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Albert Kindl ...
Cíle práce:
- Provést rešerši využití metod umělé inteligence a strojového učení v hydroenergetice.
- Zpracovat rešerši potenciálních lokalit v ČR vhodných pro nové vodní či přečerpávací elektrárny.
- Pro zvolenou lokalitu sestavit demonstrační model založený na vybrané metodě strojového učení, například pro predikci průtoků.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši i demonstrační model.
- Výsledky a posouzení funkčnosti demonstračního modelu.
Číst více
Cyklon s trojí separací
Tradiční cyklony slouží k oddělení dvou látek nejčastěji kapalného a tuhého skupenství. Tato zařízení pracují na odstředivém principu. Méně prozkoumané konstrukce cyklonů jsou založeny na separaci trojice kapalných a tuhých látek, jako je odloučení ropy, vody a tuhé fáze např. při zpracování dehtových písků. Práce se zabývá vhodnou koncepcí a tvarováním cyklonu pro efektivní trojí dělení výchozí směsi.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Provést rešerši cyklonů se schopností odloučit tři produkty.
- Ve spolupráci s vedoucím práce vytvořit design a CFD model cyklonu s trojí separací.
- Uskutečnit CFD simulaci separace vody, ropné látky, křemenného písku a vyhodnotit účinnost separace.
Požadované výstupy:
- Bakalářská práce zahrnující rešerši, návrh cyklonu, vytvoření a popis CFD modelu.
- Vyhodnocení rychlostního a tlakového pole.
- Vyhodnocení separační účinnosti cyklonu.
Číst více
Hydrocyklon s přímým odtokem do okolí
Hydrocyklony se často používají k odstranění tuhých látek z kapaliny. Otevřená koncepce hydrocyklonu by výrazně zjednodušila celé zařízení a prodloužila jeho životnost. Odpadla by výměna uzávěrů, které nežádoucímu odtoku kapaliny z cyklonu obvykle brání. Práce se zabývá tím, jak odtok kapaliny navrhnout, aby nedocházelo k prostému vyprázdnění cyklonu nebo ke značnému nárůstu spotřeby čištěné látky.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Provést rešerši cyklonů se zaměřením na kalový kalíšek a jeho uzávěry.
- Ve spolupráci s vedoucím práce vytvořit design a CFD model cyklonu s přímým odtokem do atmosféry.
- Uskutečnit CFD simulaci separace vody a křemenného písku, vyhodnotit účinnost separace a velikosti průtoků na výstupech z cyklonu.
Požadované výstupy:
- Bakalářská práce zahrnující rešerši, návrh cyklonu, vytvoření a popis CFD modelu.
- Vyhodnocení rychlostního a tlakového pole.
- Vyhodnocení separační účinnosti a velikosti objemových průtoků kapaliny na odchodu z cyklonu.
Číst více
Pohyb padajícího tuhého tělesa v kapalině
V určitých stupních čištění vod je efekt pozvolného usazování odpadu přínosný. V leteckém průmyslu bývá řešenou úlohou odhození prázdných palivových nádrží a jejich kontrolovaný pád. Numerická simulace takového obecného 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?
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Uskutečnit obrazový záznam pozorování pádu několika jednoduchých těles v kapalině a stanovit dobu klesání těles v kapalině.
- Ve spolupráci s vedoucím BP realizovat dvourozměrnou CFD simulaci padajícího tuhého tělesa v kapalině, vyhodnotit shodné parametry jako v případě experimentu a provést srovnání obou přístupů.
Požadované výstupy:
- Bakalářská práce zahrnující základní pohybové rovnice tuhého tělesa a kapaliny a popis CFD modelu.
- Vizualizace rychlostního a časového pole.
- Stanovení doby pádu tělesa.
Číst více
Simulace pružinového hydraulického akumulátoru
Hydraulický akumulátor patří k nejčastějším součástem hydraulických obvodů. Umožňuje tlumení tlakových pulzací, ochranu proti přetížení systému a zrovnoměrňuje dodávku tlakové kapaliny. Práce se zabývá srovnáním simulací akumulátoru na základě jednorozměrných matematicko fyzikálních modelů a numerické simulace s využitím metody konečných objemů v komerčním softwaru ANSYS Fluent.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Roman Klas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Provést rešerši hydraulických akumulátorů.
- V součinnosti s vedoucím práce vytvořit základní CFD model připojeného pružinového akumulátoru.
- Uskutečnit CFD simulaci akumulátoru v prostředí ANSYS Fluent a simulaci na základě jednodušších jednorozměrných modelů.
Požadované výstupy:
- Bakalářská práce zahrnující rešerši, vytvoření a popis CFD modelu a popis jednorozměrných modelů.
- Vyhodnocení tlaku a průtoku ve sledovaném místě.
- Posouzení a srovnání obou přístupů k simulaci akumulátoru.
Číst více
Typovaný adaptér OEAP pro statickou analýzu v Ansys Mechanical
Automatizace MKP vyžaduje nejen spuštění solveru, ale i jednoznačný popis vstupů, jednotek a okrajových podmínek. OEAP obsahuje obecný mechanismus typovaných adaptérů a vzorový plán pro Mechanical, nikoli však validovanou implementaci konkrétní statické úlohy. Práce doplní omezený adaptér pro připravenou strojní součást a ověří jeho výsledky vůči nezávislé referenci.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Petr Koňas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rešerše automatizace MKP, verifikace modelu a možností PyMechanical.
- Návrh vstupního a výstupního kontraktu a implementace adaptéru v OEAP.
- Ověření na analytickém odhadu, ručním modelu a nejvýše třech sítích.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva shrnující rešerši, návrh kontraktu a validaci.
- Funkční adaptér, JSON schémata, testy a výsledkové artefakty v OEAP.
- Porovnání analytického, ručního a automatizovaného řešení.
Číst více
Reprodukovatelný postprocessing MKP pomocí Ansys DPF v OEAP
Výsledky MKP mohou být ovlivněny volbou kroku, oblasti, umístěním veličiny, průměrováním napětí, souřadným systémem i jednotkami. Samotný výsledkový soubor proto nezaručuje jednoznačné vyhodnocení. Práce vytvoří DPF postprocessing řízený manifestem OEAP, který zachová identitu vstupu, provedené operace a výstupní data a porovná je s referenčním vyhodnocením v Mechanical.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Petr Koňas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rešerše DPF a odborně správné interpretace výsledků statických MKP úloh.
- Implementace manifestu, DPF operátorů a automatických kontrol v OEAP.
- Validace na referenčních a řízeně chybných vstupních případech.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva s metodikou reprodukovatelného postprocessingu.
- OEAP modul, manifest, JSON/CSV data, grafy a protokol původu.
- Srovnání s Mechanical a analýza chyb detekovatelných automaticky.
Číst více
Automatické hodnocení diskretizační konvergence v OEAP
Konvergence řešiče neprokazuje nezávislost výsledku na síti. OEAP dnes umí kontrolovat obecná dokončovací kritéria, nikoli však systematickou diskretizační konvergenci. Práce navrhne nové fail-closed kritérium, které z nejméně tří sítí vyhodnotí relativní rozdíly, pozorovaný řád konvergence, Richardsonovu extrapolaci a Grid Convergence Index a rozliší vyhovující, nevyhovující a neprůkazný případ.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Petr Koňas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rešerše verifikace, Richardsonovy extrapolace a Grid Convergence Index.
- Návrh datového kontraktu a rozhodovací logiky diskretizační konvergence.
- Implementace, automatické testy a ověření na jednoduché MKP úloze.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva s odvozením a ověřením rozhodovací logiky.
- Nové completion criterion, JSON schéma a regresní testy v OEAP.
- Protokol síťové studie a doporučení pro veličiny a tolerance.
Číst více
Náhradní model termomechanické odezvy v OEAP
Náhradní model může rychle aproximovat výstupy termomechanické simulace, jeho věrohodnost však závisí na kvalitě dat a korektním testování. Práce použije vedoucím dodanou validovanou datovou sadu s pevnou geometrií, dvěma vstupy a jednou až dvěma skalárními výstupy. V OEAP realizuje manifest dat, trénování jednoduchého modelu, nezávislou validaci a porovnání s regresním baseline.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Petr Koňas, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rešerše náhradních modelů, normalizace, dělení dat a datového úniku.
- Implementace OEAP cesty pro manifest dat, trénování a inferenci.
- CPorovnání jednoduchého MLP s regresním baseline na held-out případech.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva s popisem dat, modelů a validačního experimentu.
- Dataset manifest, checkpoint, baseline, inferenční skript a grafy.
- Vyhodnocení přesnosti, zrychlení a hranic použitelnosti modelu.
Číst více
Vírový cop: Jev, který omezuje flexibilitu vodních elektráren
Voda opouštějící oběžné kolo turbíny rotuje. Při provozu mimo optimum se z rotace vyvine šroubovicový vír obíhající kolem osy sací trouby, tzv. vírový cop. Klesne-li tlak dost nízko, vyplní se párou a je vidět pomalu rotující spirála. Hezký ovšem není jeho účinek: budí tlakové pulzace, rozechvívá soustrojí a rozkolísává výkon. A protože vodní elektrárny dnes dorovnávají výkyvy solárů a větru, jedou mimo optimum čím dál častěji, tj. přesně tam, kde cop vzniká.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Zmapovat, kdy cop vzniká, jaký má tvar: rešerše vzniku vírového copu ve válcové trubici, kde lze jev studovat odděleně od vlivu tvaru sací trouby.
- Experiment v laboratoři hydraulických strojů: vizualizace copu pro různé otáčky a průtoky, záznam vysokorychlostní kamerou.
- CFD výpočet pro stejné podmínky a porovnání s měřením.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, výsledky experimentálního pozorování i výpočtových simulací.
- Výsledky experimentu a CFD simulací.
- Vyhodnocení vlivu otáček a výstupního tlaku na chování vírového copu.
Číst více
Turbína okysličující řeku: CFD návrh aerace pro malé vodní elektrárny
Pod přehradou bývá v létě voda se sníženým obsahem kyslíku. Nemůže za to turbína, ale zadržení toku. Turbínu však lze upravit tak, aby vodu okysličovala sama: v sací troubě pod oběžným kolem je podtlak, takže si stroj vzduch nasaje bez kompresoru. Cesty jsou tři: přes náboj a kužel kola, odtokové hrany lopatek, obvod sací trouby. Měření uvádějí nárůst kyslíku až o 5,5 mg/l za cenu ztráty účinnosti nula až čtyři procenta. U malých elektráren se to skoro neřeší.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Zjistit, kolik kyslíku dokáže malá turbína vnést do vody a za jakou cenu na účinnosti.
- Rešerše tří konstrukčních cest, dosahovaných hodnot vnosu a s nimi spojených ztrát.
- Výpočtový model proudění v sací troubě, jednofázový.
- Porovnání dvou míst vnosu podle kompromisu kyslík versus účinnost.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky výpočtové simulace možné designové úpravy vodní turbíny.
Číst více
Okysličování vodních nádrží: Experimentální srovnání principů a jejich energetické náročnosti
V horkém létě se voda v nádrži rozvrství a u dna, kde se nic nepromíchá, dojde kyslík. Následuje úhyn ryb a uvolňování fosforu ze sedimentu, který podpoří růst sinic. Zasáhnout lze mechanicky (lopatková kola), hydraulicky (rozstřik, Venturiho ejektory) i pneumaticky (bublinové clony). Kolik kyslíku který princip dodá za kilowatthodinu a tedy jaká je účinnost procesu je měřitelné.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Změřit a porovnat principy okysličování podle vneseného kyslíku na jednotku energie.
- Rešerše principů aerace a destratifikace nádrží a kritérií volby v praxi.
- Návrh laboratorní tratě pro měření vnosu kyslíku kyslíkovou sondou neustálenou metodou.
- Porovnání vybraných principů (Venturiho ejektor, bublinový difuzor, rozstřik) s vyhodnocením účinnosti v kg O2/kWh.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky experimentálního testování aerace.
Číst více
Návrh experimentálního okruhu pro testy eroze hydraulických strojů
Písek unášený vodou postupně sežere lopatky vodních turbín a čerpadel. Na jedné indické Francisově turbíně prošlo za necelých 7 000 provozních hodin přes 29 000 tun sedimentu; oběžné kolo ztratilo 29 kg a nejhlubší eroze dosáhla 13 mm. Bojuje se novými nástřiky a výpočtovými modely opotřebení, obojí ale potřebuje experiment, o který se dá opřít. Práce vzniká v rámci mezinárodního výzkumného projektu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Navrhnout zkušební okruh pro porovnávání odolnosti povrchů a validaci modelů opotřebení.
- Rešerše experimentálních metod od jednoduchých zařízení po tratě s modelovou turbínou, včetně postupů ze zkoušek leteckých motorů.
- Sestavení návrhových požadavků: rychlost a koncentrace částic, jejich velikost a tvrdost, vzorky, doba zkoušky, vyhodnocení úbytku, normy.
- Návrh okruhu, schéma a výkresy hlavních částí.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a dokumentující návrh experimentálního okruhu pro studium eroze hydraulických strojů nebo jejich částí.
Číst více
Paradox čajových lístků
Zamíchejte čaj a lístky se shromáždí uprostřed dna, ne u okraje ale přesně naopak, než by velela odstředivá síla. Vysvětlení podal roku 1926 Albert Einstein v článku o vzniku meandrů řek; šálek čaje byl jen model toho, proč tok podemílá vnější břeh. Za jevem stojí sekundární proudění: tření o dno zpomalí spodní vrstvu, ta začne téct ke středu a lístky veze s sebou. Týž mechanismus sbírá kaly v kádi v pivovaru a odděluje krevní plazmu v mikrofluidice.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Jev nejen vysvětlit, ale i změřit.
- Rešerše od Jamese Thomsona po Einsteina, sekundární proudění a Ekmanova vrstva.
- Stavba jednoduchého demonstrátoru: průhledná nádoba s nastavitelnými otáčkami a definovanými částicemi.
- Záznam pohybu částic kamerou a porovnání doby shromáždění s Ekmanovým časovým měřítkem.
- Jednoduchý výpočtový CFD model.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a dokumentující experiment i výpočtové simulace.
- Poster a video použitelné ve výuce.
Číst více
Reverzní Segnerovo kolo (Feynmanův rozstřikovač) — CFD řešení stoletého sporu
Segnerovo kolo je jedním z nejstarších principů vodní turbíny a lze na něm ukázat Eulerovu turbínovou rovnici. Co se ale stane, umístíme-li trubičky do natlakované nádrže a donutíme vodu téct opačně, dovnitř místo ven? Roztočí se kolo, a kterým směrem? Otázku položil Ernst Mach roku 1883, proslavil Richard Feynman a jeho pokus skončil roztržením nádrže. Experimenty si dodnes odporují: práce z roku 2024 problém prohlásila za vyřešený, práce z roku 2026 ji zpochybňuje.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Rozhodnout, kterým směrem se reverzní Segnerovo kolo točí a proč.
- Rešerše sporu od Macha přes Feynmana po práce z let 2024 a 2026.
- Rozbor prostředky mechaniky tekutin — co řekne Eulerova turbínová rovnice a kde přestává stačit.
- Model v ANSYS Fluent, ověřený nejprve na klasickém Segnerově kole.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, rozbor základních rovnic a úvah.
- CFD simulace klasického i reverzního Segnerova kola
Číst více
Návrh statického mísiče s fraktální geometrií a jeho experimentální ověření
Špička kartuše s dvousložkovým lepidlem nebo potrubí na čistírně odpadních vod mají něco společného: kapaliny (nebo kapaliny a plyny) se v nich musí promíchat, ale nic se tam netočí. Míchání obstarají jen pevné lopatky, které proud opakovaně rozdělí, pootočí a složí zpět, podobně jako při překládání listového těsta. Platí se za to tlakovou ztrátou. Existuje geometrie, která promíchá stejně dobře levněji? Fraktální struktury to slibují a 3D tisk je umí vyrobit.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Vytvořit a proměřit vlastní statický mísič.
- Rešerše principů statických mísičů a hodnocení kvality míchání.
- Návrh 3D modelu s fraktálním dělením proudu.
- Výroba na 3D tiskárně.
- Experimentální ověření v hydraulické laboratoři: tlaková ztráta a kvalita promíchání.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, návrh mísiče a jeho CFD analýzu, 3d tisk a experiment.
Číst více
Bezsíťové metody ve výpočtovém modelování proudění
V minulosti bylo s ohledem na omezení výpočetní techniky přistupováno k numerickým výpočtům proudění vždy výhradně optikou Eulerova pojetí kontinua, které vyšetřovanou doménu diskretizuje pomocí výpočtové sítě. Neustálý růst výpočetního výkonu běžných počítačů v posledních letech však umožnil vzestup alternativy v podobě tzv. bezsíťových metod, které tekutinu popisují ve formě interakce částic (tzv. Lagrangeovo pojetí kontinua) a mohou tak předčit běžné metody např. v úlohách s volnou hladinou či interakcí tekutin s pevnými tělesy.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Petr Sikora ...
Cíle práce:
- Rešerše principu bezsíťových metod CFD se zaměřením na Moving Particle Simulation (MPS).
- Srovnání softwarů Ansys Fluent a ParticleWorks na vhodné jednoduché úloze (např. dam-break flow).
- Zpracování výsledků výpočtového modelování obou metod (předchozí znalost CFD není vyžadována).
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) obsahující rešerši a výsledky výpočtových simulací.
- Porovnání předností a nedostatků síťových a bezsíťových metod CFD.
- Zhodnocení vhodnosti použití těchto metod v rámci různých typů úloh.
Číst více
Využití pyAnsys při výpočtu lopatkových strojů v software Fluent
Vzhledem k tomu, že Ansys zavedl pro svůj software prostředí Python, umožňují utility pyAnsys, pyFluent a další uživateli používat Python pro ovládání konkrétních nástrojů. V rámci řešení této bakalářské práce si student/ka osvojí základy jazyka python, CFD modelování a lopatkových strojů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Cílem této práce je vytvořit postup pro CFD simulaci lopatkových strojů, jako jsou čerpadla nebo turbíny, v prostředí Pythonu.
- Pro vybranou úlohu lopatkového stroje provést CFD výpočet a vyhodnocení pomocí vytvořeného skriptu, který bude schopen danou úlohu automatizovat.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši, výsledky testovací úlohy a obsah kódu.
Číst více
Návrh, výroba (3D tisk) a experimentální testování nového oběžného kola odstředivého čerpadla
V rámci magisterského studia na Odboru fluidního inženýrství Viktora Kaplana se studenti učí navrhnout, CFD výpočtem analyzovat, zkonstruovat a experimentálně testovat odstředivá čerpadla. V rámci nabízené bakalářské práce si lze v zjednodušené formě tento celý návrhový cyklus vyzkoušet.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D. ...
Cíle práce:
- Cílem této práce je co nejjednodušším způsobem navrhnout oběžné kolo odstředivého čerpadla.
- Finální návrh bude vymodelován v CADu, vytištěn na 3D tiskárně a experimentálně otestován v laboratoři.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky návrhu a experimentálního měření.
Číst více
Čerpání kapalin pomocí stlačeného vzduchu
Mohu čerpat kapaliny pouze tím, že použiji stlačený 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 %).
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D. ...
Cíle práce:
- 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.
- Cílem BP je stanovení hydraulických vlastností mamutového čerpadla (dopravní výška a účinnost) v závislosti na hloubce ponoru a množství přiváděného vzduchu.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky experimentálního měření.
Číst více
Význam hladiny při obtékaní těles
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.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D. ...
Cíle práce:
- 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.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a výsledky CFD výpočtu.
Číst více
Parametrický model spirály odstředivého čerpadla
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 vstup pro tvorbu modelu vložilo pouze několik parametrů a uživatel by v krátkém čase obdržel kompletní 3D model spirály.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. David Štefan, Ph.D. ...
Cíle práce:
- 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 byl výsledkem 3D model spirály.
Požadované výstupy:
- Technická zpráva (bakalářská práce) shrnující rešerši a parametrický skript.
Číst více