Aktuální témata bakalářských prácí pro studijní obor Základy strojního inženýrství na ak. rok 2023 / 2024 vedených na Odboru termomechaniky a techniky prostředí.

• Témata bakalářských prací budou průběžně aktualizována a doplňována.
• V případě, že máte zájem o jiné vlastní téma z oblasti energetiky, techniky prostředí nebo termomechaniky, neváhejte nás kontaktovat. 
• Pokud budete mít o některé z nabízených témat zájem, je třeba co nejdříve kontaktovat příslušného vedoucího bakalářské práce.
• Témata jsou rozdělena podle typu bakalářské práce:

• Rešeršní typ práce
• Návrhová (výpočetní) práce
• Experimentální typ práce
• Simulační práce (modelování)

Poslední aktualizace na webu proběhla 18. 08. 2023 (13:00)

(1) Rešeršní typ práce

Historie a budoucnost balonového hořáku

Pro balonové létání se již řadu let používají atmosferické plynové hořáky. Tyto hořáky se vyvíjí pomalými krůčky desítky let. Práce má za úkol zmapovat historii zdrojů tepla pro horkovzdušné balony a zaměřit se zejména na plynové hořáky, jejich vývoj a různé koncepce. Cílem je provést jejich klasifikaci a popsat trendy, kterými procházejí. Práce by měla také identifikovat slibné vývojové směry a invence.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing.Jan Jedelský, Ph.D.

Digitální dvojče a jeho význam

Bakalářská práce rešeršního charakteru by se měla zaměřit na téma digitálního dvojčete a jeho nezastupitelnost v oblasti Průmyslu 4.0. Práce by měla popsat využití digitálního dvojčete v průmyslové výrobě, jeho výhody a potenciální úskalí jeho použití.
Vedoucí bakalářské práce: Ing.Tomáš Mauder, Ph.D.

Internet věcí a jeho využití

Bakalářská práce rešeršního charakteru se zaměřením na téma “Internet věcí” (IoT). Práce by měla definovat, co všechno tento pojem popisuje, jeho úlohu v Průmyslu 4.0, vznik a rapidní vývoj této oblasti. Práce by rovněž měla popsat příklady využití IoT jak v domácnosti, tak v průmyslu a dopravě. Krom výhod by pak práce měla rozebrat i bezpečnost a potenciální rizika zneužití systému.
Vedoucí bakalářské práce: Ing.Tomáš Mauder, Ph.D.

Rychlé nabíjení elektromobilů – přehled technologií

Proveďte rešerši současných technologií umožňujících rychlé dobíjení EV vozidel, porovnejte jejich výhody, nevýhody a zhodnoťte, jaké strategie tepelného managementu akumulátorů využívají jednotlivý výrobci EV vozidle (bez chlazení, vzduch, kapalinové chlazení atd.) a jaký to může/má dopad na životnost akumulátoru.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jan Fišer, Ph.D.

Klimatická změna a její dopad na klima v budovách

Proveďte rešerši predikcí očekávané změny klimatu v ČR do roku 2050 a predikce změny, ke kterým bude muset dojít ve vybavení budov, aby bylo možné budovy dále užívat. Zaměřte se hlavně na nutnost chlazení a klimatizace v období vln letních veder.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jan Fišer, Ph.D.

Biopaliva čtvrté generace pro proudové motory

K dosažení uhlíkové neutrality dopravy je nutné zajistit nízkoemisní leteckou dopravu. Kvůli nízké energetické hustotě baterií není ani výhledově možné sestrojit mezikontinentální letadlo čistě na elektrický provoz. Nicméně z budoucích přebytků elektrické energie je možné tuto energii uschovat ve formě kapalných či plynných paliv. Cílem práce je provést rešerši použitelných biopaliv čtvrté generace pro proudové motory s ohledem na nutné konstrukční změny v motorech a nádržích paliva a provést energetickou bilanci perspektivních druhů paliv.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Nanočásticové povlaky

Povlaky o tloušťce v řádech nanometrů mají uplatnění v mnoha oblastech od matnění povrchů pro 3D skenery po úpravu biokompatability různých ploch. Cílem práce je provést rešerši různých strategii při povlakování se zaměření na sprejové metody např. rozstřik nanokapalin a jejich odpaření
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Záchyt CO2 ve sprejových kolonách

Cílem práce je rešerše použivaných kapalin pro sprejovou absorpci CO2 z proudu odpadního plynu. Zaměření bude na nové kapaliny, využivající enzymi pro zrychlení reakce a na kapaliny s nízkou desorpční energii.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Zkapalňování plynných paliv a jejich skladování prostřednictvím obnovitelných zdrojů energie

Cílem práce je provést rešerši technologií pro zkapalňování plynných paliv - především zemního plynu a provést analýzu proveditelnosti a ekonomické návratnosti pro využívání zelené energie pro zkapalňování a sezónní skladování zemního plynu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

3D tisk ve výrobě tepelných výměníků a teplosměnných povrchů

Cílem práce je provést rešerši a analýzu tepelných výměníků, které využívají jako teplosměnné plochy složité povrchy vyrobené 3D tiskem, které mají velký poměr plochy vůči objemu a tedy i velký tepelný výkon.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

Analýza přístupů k modelování turbulence v komerčních CFD softwarech

Turbulence představuje velmi složitý problém z hlediska proudění tekutin a její správné řešení je v řadě aplikací klíčové pro dosažení správných výsledků. Cílem této práce je uvést způsoby, jakým současné programy, zaměřené na výpočetní mechaniku kontinua, přistupují k modelování turbulence a dané přístupy řádně popsat včetně aplikací při kterých je jejich použití důležité.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jakub Elcner, Ph.D.

Literární rešerše numerických metod použitých v rámci modelování vícefázového proudění uvnitř rotačních absorbérů

Rotační absorbér je zařízení používané k zachycení CO2 z odpadních plynů, pracující na základě intenzifikace chemické absorpce pomocí odstředivých sil. Z hlediska počítačových simulací lze k výzkumu tohoto zařízení použít řadu přístupů. Cílem této práce je provést literární rešerši článků zaměřených na počítačové simulace přenosu látky uvnitř rotačního absorbéru a rozdělit je dle dosažené přesnosti a náročnosti na výpočetní hardware.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jakub Elcner, Ph.D.

Inženýrská řešení klimatické změny pro Českou republiku

Student provede rešerši inženýrských metod, které by bylo možné potenciálně aplikovat v prostředí České republiky. Zaměří se například na možnosti instalace různých typů absorbérů CO2 ze spalin a jejich technická řešení. Dále provede rešerši metod pro absorpci CO2 přímo z atmosféry a zhodnotí potenciál jednotlivých řešení přispět k celkovému zlepšení situace.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Instalace odrazivých povrchů pro zmírnění účinků globálního oteplování

Se stále palčivěji pociťovanou potřebou snížit účinky globálního oteplování a současně stále nedostatečnou aktivitou v oblasti snižování emisí CO2 přichází čas na zvážení geoinženýrských metod. Jednou z možností, jak snížit globální teplotu by mohla být instalace odrazivých povrchů („zrcadel“). Student zpracuje rešerši na toto téma a pokusí se vypočítat, jak velké plochy by bylo třeba instalovat. Zkusí vyčíslit, jaký účinek by mohlo mít zvýšení odrazivosti laku automobilů, jaký účinek by měla zrcadla na fasádách a střechách domů atd. Cílem je zejména zvážit smysluplnost a případné technické i ekonomické nároky.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Predikce termofyziologické odezvy lidského těla při nošení ochranného oděvu za pomocí indexu PHS (Predicted Heat Strain)

První část práce bude zaměřena na rešerši analytického modelu PHS (Predicted Heat Strain) a vhodnost jeho použití pro predikci termofyziologické odezvy lidského těla při nošení ochranných obleků. Druhá část práce bude věnována zpracování naměřených termofyziologických charakteristik lidského těla v ochranných oblecích a ověření poznatků získaných z realizované rešerše.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Řehák Kopečková

Individualizace fyziologických modelů

V současné době jsou hojně využívány indexy tepelného stresu a matematické modely schopné predikovat fyziologické projevy lidského těla. Nejčastěji se jedná o teplotu jádra (příp. rektální teplotu), střední teplotu pokožky, intenzitu pocení či tepovou frekvenci. Díky těmto modelům a indexům lze např. predikovat riziko vystavení člověka extrémním podmínkám, definovat limitní fyziologické hodnoty či limitní dobu pro pobyt v extrémních podmínkách, či navrhovat preventivní opatření při použití ochranného oděvu. Obecným problémem predikce fyziologických modelů je fakt, že lidé jsou různí, liší se různou úrovní fyzické kondice, pohlavím, věkem, různou mírou aklimatizace apod. Fyziologické modely však byly prvotně vytvořeny pouze pro standardního průměrného člověka, což může způsobovat problém pro predikci fyziologického chování lidí, kteří do této definice nezapadají, a vést až k podhodnocení nebezpečí např. v extrémních podmínkách (hasiči, vojáci ad.). Požadavek individualizace se ale také odráží u prostředí s vysokým nárokem na kvalitu a individuální nastavení okolních podmínek, jako tomu je např. v kabinách high-end automobilů, nebo v luxusních třídách letadel. Cílem práce je provést rešeršní studii na téma individualizace fyziologických modelů. Práce by měla obsahovat informace jak o experimentálních výsledcích týkajících se rozdílných individuálních charakteristik, tak i o implementaci těchto poznatků do matematických modelů. Dále je záměrem práce vytvořit na základě rešerše databázi o rozdílných fyziologických charakteristikách (výška, váha, procento tuku ad.) pro jednotlivá pohlaví, příp. pro různé věkové kategorie atd.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Řehák Kopečková

Numerické modelování přenosu tepla v materiálech se změnou skupenství

Cílem práce je rešerše současného stavu poznání v oblasti numerického modelování úloh přenosu tepla v materiálech se změnou skupenství. Implementace některé z těchto metod ve formě softwaru, který bude vytvořen v prostředí programu Python nebo MATLAB a následná vizualizace dat.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Zálešák

Rešerše modelů pro výpočet součinitelů přestupu tepla a tlakových ztrát v tepelných výměnících

Cílem práce je provést rešerši modelů vhodných pro výpočet součinitelů přestupu tepla a tlakových ztrát pro vybrané typy výměníků.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Systém klimatizace v elektrovozidle a analýza dat z CAN sběrnice

Cílem práce je provést rešerši dostupných systémů klimatizování v elektrovozidlech a zmapovat signály, které popisují chování klimatizační jednotky, případně bateriového systému. Pro analýzu dat budou použita data naměřená v rámci projektu NCK2 na experimentálním vozidle.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Chlazení obytných prostor s využitím obnovitelných zdrojů energie

Cílem práce bude navrhnout chlazení obytných prostor s využitím obnovitelných zdrojů energie na základě literární rešerše, vypočtu tepelné zátěže a simulace energetické bilance.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

Možnosti stanovení velikosti částic ve vzduchu

Částice jsou v dnešní době nedílnou součástí vzduchu, který dýcháme (např. prach, emise z dopravy, viry). Na pohyb těchto částic ve vzduchu má největší vliv jejich velikost a také hustota. Součástí práce by měla být rešerše metod, které lze využít ke stanovení velikosti částic (mikrometrových i nanometrových), případně metod pro měření jejich hustoty. Dle schopností studenta může práce obsahovat i jednoduché měření.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.

Emise z požárů a následné dopady na zdraví obyvatel ve městech

Suché a horké počasí napomáhá četnosti požárů, jejichž počty překonávají historické rekordy. Při vhodných povětrnostních podmínkách se kouř může šířit i stovky kilometrů daleko a zasáhnout městské metropole. Cílem práce bude analyzovat šíření emisí z lesních požárů se zaměřením na polétavý prach. Získaná data budou použita jako vstupní hodnoty do výpočetního modelu depozice částic v dýchacích cestách. Na základě výsledků pak budou odhadnuta zdravotní rizika.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.

Hliník jako nosič energie

Zemská kůra obsahuje 8 % hliníku (Al). Energericky nejnáročnější částí výroby Al kovu je jeho elektrolytická redukce z Al2O3. Tato skutečnost nabízí možnost využít redoxní procesů s Al také pro výrobu, ukládání a přepravu energie s vysokou energetickou hustotu. Předmětem této bakalářské práce bude koncepční návrh zařízení pro ukládání a uvolňování energie z hliníku.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.

Technologie pro odstraňování CO2 z atmosféry zrychleným zvětráváním hornin na souši

Nebezpečí plynoucí pro život na Zemi ze stále rostoucího obsahu oxidu uhličitého (CO2) v atmosféře vyžaduje připravit ekonomicky schůdná a racionálně uplatňiletná technologická řešení pro odstraňování CO2 z atmosféry. Jednou ze slibných technologií se jeví zrychlené zvětrávání hornin na souši implementované ve velkém měřítku. Příkladem je použití vhodných hornin o správné velikosti frakce (poměr plochy povrchu k objemu) na pokrývání zemského povrchu v místech, kde to je vhodné, například zemědělské plochy, násepy atp. Předmětem této bakalářské práce bude rešerše na toto téma následovaná koncepčním návrhem souboru technologických zařízení pro implementaci této technologie ve vybrané typické oblasti krajiny, kde by použití této technologie bylo vhodné a efektivní.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Vratislav Šálený, Ph.D.

Analýza odporového součinitele na příkladu volného pádu částic o různých tvarech

Na jablko nepadající daleko od stromu působí v atmosféře kromě gravitační síly také síla odporová. Podobně na jakoukoliv částici. Odporová síla obecně závisí na tvaru tělesa. Pohybová rovnice pro tento problém je analyticky řešitelná. Problém tkví v určení odporového koeficientu C_D pro komplikovanější tvary ástic, existují různé empirické modely určující tento odporový koeficient v závislosti na tvaru a rychlosti částice. Porovnání těchto modelů na příkladu volného pádu mezi sebou pro vybrané druhy částic a validaci na datech dostupných v literatuře tak dodají informace o vhodnosti jednotlivých modelů na složitějších plikacích jako je např. vdechování a prostup azbestových mikrometrových vláken v dýchacích cestách, které je zdravotně závadné.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc. František Prinz

(2) Návrhový (výpočetní) typ práce

Ekologické chlazení potravin

v současnosti je trendem snižování energetické náročnosti spotřebičů, které může v ideálním případě vést až k provozu zcela bez potřeby zdroje energie nebo s využitím obnovitelných zdrojů. Cílem práce je provést rešerši dostupných technologií pro chlazení se zaměřením na chlazení potravin „v domácnosti“, zejména v situacích, kdy dostupné zdroje energie jsou velmi omezené (např. baterie dobíjené fotovoltaikou, ve vozidle) nebo vůbec nejsou dostupné (v přírodě, v zemích třetího světa). Rozšířením práce může být analýza možností snížení spotřeby a zlepšení chladícího faktoru autochladničky, případně včetně realizace.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing.Jan Jedelský, Ph.D.

Alternativní paliva pro hořáky horkovzdušných balónů

Horkovzdušné balóny pro ohřev vzduchu již od 60. let 20. století používají jako palivo zkapalněný propan, směs propan-butanu (LPG) nebo v případě horší dostupnosti obou typů paliv kapalný butan. Předmětem práce je rešerše možných alternativních paliv a způsobů vytápění obalu horkovzdušného balónu, která by poskytovala dostatečný výkon hořáku, umožnila uložení v zásobníku v koši v dostatečném množství na rekreační i pasažérský let a případně by je bylo možné získávat alespoň z části z obnovitelných zdrojů.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing.Jan Jedelský, Ph.D.

Technologie Vehicle to load a její využití při akumulaci elektřiny z obnovitelných zdrojů

Proveďte rešerši současného stavu technologií Vehicle to load (V2L) a Vehicle to grid (V2G) a jejich využitelnost při akumulaci energie z obnovitelných zdrojů. Proveďte výpočtový experiment z možností zapojení takového vozidla do energetické sítě rodinného domu v kombinaci s nabíjením v zaměstnání. Propočtěte jaká je možná bilance takového využití a myšlenkovým experimentem zvažte různé scénáře využít vozidla i zapojení do sítě.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jan Fišer, Ph.D.

Inteligentní řízení větrného tunelu

Cílem práce je úprava řízení a regulace stávajícího větrného tunelu v laboratoři sprejů. Tunel bude doplněn o zařízení na měření rychlosti proudění a pomocí programu LabVIEW bude připravena zpětnovazební smyčka pro řízení frekvenčního měniče ventilátoru.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Transparentní dvoumédiový atomizér pro optické experimenty

Generování malých bublinek uvnitř dvoumédiového atomizéru je výhodné pro dobrou účinnost atomizace. Cílem práce je návrh transparentního atomizéru, ve kterém bude možné testovat různé modifikace vnitřní geometrie a pozorovat vnitřní proudění optickými metodami.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Fotovoltaický ohřev teplé užitkové vody

Cílem práce je provést technický návrh a ekonomickou rozvahu systému pro fotovoltaický ohřev teplé užitkové vody v rodinném domě.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

Chytré sítě a systémy pro využití volatility na energetických trzích

Cílém práce je provést návrh a analýzu systému, který bude získávat např. z elektrické sítě informace o jejím stavu a vytížení a spolu s informacemi o aktuálních (spotových) cenách bude volatilitu využívat např. k akumulaci tepla či chladu (ohřevu TUV nebo klimatizaci).
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

Superkritický a paroplynový cyklus ve výrobě elektrické energie

Cílem práce se provést termodynamický návrh (výpočet) superkritického a paroplynového cyklu a jejich vzájemné srovnání.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

Energy harvesting pomocí organického Rankinova cyklu

Cílem práce je seznámit se s problematikou organického Rankinova cyklu, který využívá jako pracovního média organických látek s nízkými teplotami fázové přeměny a umožňuje využívat nízkoteplotní zdroje tepla. Součástí práce bude termodynanický výpočet (návrh) zvoleného organického Rankinova cyklu a jeho analýza.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

Elektromobily vs. osobní automobily se spalovacím motorem

Cílem práce je provést analýzu a zhodnocení různých typů elektromobilů a ekonomicko-technické vyhodnocení jednotlivých řešení vzhledem k vozidlu se spalovacím motorem.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D.

Rotační atomizéry v malých leteckých motorech

Rotační atomizéry nacházejí uplatnění v mnoha různých aplikacích v průmyslu a zemědělství. Tento typ atomizéru vyniká zejména svou účinností a vysokou kvalitou atomizace. Bakalářská práce se bude zabývat speciálním typem rotačního atomizéru, používaným v malých spalovacích turbínách leteckých motorů. Cílem bakalářské práce je se seznámit s principem fungování rotačních atomizérů a vyhodnotit naměřená data z tohoto zařízení, získané optickými metodami (LDA, FDA) a vysokorychlostní vizualizací. V práci by měly být stanoveny vztahy mezi provozními parametry atomizéru a vytvořeným sprejem.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek

Srovnání predikčního modelu PHS (Predicted Heat Strain) a termofyziologického modelu založeném na Fialově přístupu

V současné době je velice důležité mít k dispozici modely pro predikci tepelného stresu, díky nimž je možné predikovat např. riziko vystavení člověka extrémním teplotním podmínkám, nebo přímo určit časové limity pro pobyt lidí v těchto podmínkách. Pro tyto účely byla již vyvinuta řada modelů, které se liší především svou složitostí a časovou náročností na výpočet. V rámci této bakalářské práce by mělo být provedeno porovnání dvou modelů, a to: predikčního modelu PHS, který je založen na analytickém přístupu, a termofyziologického modelu založeném na Fialově přístupu.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Řehák Kopečková

Analýza stavových rovnic plynu a aplikace na Rankin-Clausiově cyklu

Model ideálního plynu je uzpůsoben pro oblast běžných tlaků a teplot. V oblasti vysokých tlaků a teplot, popřípadě blízko stavu sytosti je uvedený model značně nepřesný, protože již nelze zanedbat rozměry molekul a jejich vzájemné interakce. V závislosti na konkrétní aplikaci existuje řada dalších modelů stavových rovnic (Van der Waalsova rovnice, viriální rozvoj, atd.), pomocí kterých lze danou úlohu řešit. Motivací této práce je po nastudování a volbě vhodných modelů stavové rovnice je mezi sebou na příkladu nadkritického Rankin – Clausiova cyklu pro vodní páru porovnat a přesnost jednotlivých modelů porovnat s rovnicí ideálního plynu a se skutečnými hodnotami získaných z parovodních tabulek.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc. František Prinz

(3) Experimentální typ práce

Chytrý mobil jako anemometr

Mobilní telefony dnes mají parametry, které je umožňují použít jako součást měřicích přístrojů. Obrazová velocimetrie (PIV, Particle image velocimetry) je metoda pro měření rychlostních polí s využitím světelné roviny, vnášených částic a rychlostní kamery. Právě kameru mobil může nahradit a s použitím vhodného software (freeware) lze pak získané obrazy vyhodnotit. Student provede rešerši dostupných informací k tématu a poté navrhne a využije co nejlevnější a nejdostupnější vybavení včetně mobilu pro provedení jednoduchého experimentu s měřením rychlosti proudění. Při úspěšném postupu pak výsledky porovná s daty z profesionálního zařízení. Cílem je získat jednoduchý a levný nástroj pro běžná měření rychlosti v tekutinách, pro demonstrace a výukové účely. Na projektu je možnost pokračovat v rámci diplomové práce.
Vedoucí bakalářské práce: prof. Ing.Jan Jedelský, Ph.D.

Energetická efektivita vaření

Energetická náročnost přípravy stejných pokrmů různými technologiemi na vaření (např. klasický el. sporák, indukční sporák, mikrovlnná trouba, pomalý hrnec, tlakový hrnec) je rozdílná. Navrhněte experiment, kde ověříte na třech jednoduchých pokrmech (rýže, brambory, vajíčka natvrdo) jaká je energetická náročnost jejich přípravy. Cílem bude zhodnotit energetickou náročnost při využití různým technologií přípravy jídel.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jan Fišer, Ph.D.

Účinnost dobíjení elektrického vozidla

V prakticky zaměřené práci proveďte jednoduché experimentální ověření účinnosti různých druhů dobíjení akumulátorů EV vozidel (pomalé AC dobíjení, dobíjení z WallBoxu, dobíjení na rychlonabíječce) a vyhodnoťte průměrné ztráty energie při jednotlivých typech nabíjení.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. Jan Fišer, Ph.D.

Výzkum sprejů v realistických podmínkách

Reálné podmínky ve spalovací komoře značně ovlivňují charakter výsledného spreje. Cílem této práce je provést rešerši zaměřenou na reálné vlivy na sprej ve spalovací komoře s důrazem na proudění okolního média, případně provést experimenty ve větrném tunelu v laboratoři sprejů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Zrovnoměrnění rychlostního profilu pomocí usměrňovačů proudu

Pro zrovnoměrnění rychlostního profilu vzduchu je možné použít usměrňovačů proudění (voštiny, mřížky, komínkové usměrňovače). Každé zařízení má své výhody ale i limity a omezení. Cílem bakalářské práce je seznámit se s možnostmi zrovnoměrnění rychlostního profilu vzduchu, návrh zařízení a ověření rychlostního profilu pomocí optických metod.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Cejpek

Nanočástice v běžném životě

S využitím přenosného přístroje pro měření nanočástic zmapuje student situace, kdy se v běžném životě setkáváme s nejvyššími koncentracemi částic. Provede zhodnocení nebezpečnosti dle dostupné literatury a navrhne opatření, která by bylo třeba provést pro snížení rizik. Dále ověří informace z médií. Například tvrzení, že vdechované částice se přes čichové nervy snadno dostávají do mozku. Je to pravda a je to nebezpečné? Jaká další zdravotní rizika mohou nanočástice představovat? Jakým způsobem se nanočástice šíří v prostředí a jak lze jejich šíření technickými prostředky bránit?
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Inhalovaná vlákna jako potenciální nosiče léčiv

Student zpracuje řešerši dostupné literatury na téma inhalovaných vláken a jejich interakce s dýchacím systémem. Využije fyzický model plic a provede experiment s usazováním vláken pro realistický nádech. Vyhodnotí množství usazených vláken v jednotlivých částech plic a porovná výsledek s teoretickými předpoklady vytvořenými na základě předchozího studia literatury.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Metody testování inhalátorů

Student nastuduje literaturu (zejména Lékopis a články, které kriticky hodnotí některé v lékopise popsané metody) a zpracuje přehled metod a postupů pro testování inhalátorů a nebulizátorů. V laboratoři pak provede vlastní měření a ověří možnost použití fluorescenčně značených částic pro testování inhalátorů. Zhodnotí také možnosti zpřesnění testování zahrnutím repliky dýchacích cest.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Aerosolové částice v atmosféře a jejich vliv na klima

V poslední době se hovoří o hypotéze rychlého ohřevu povrchových vod v důsledku zákazu použití paliv s vysokým obsahem síry u nákladních lodí. V důsledku toho pokleslo množství aerosolových částic nad oceánem, které dříve odrážely sluneční záření zpět do kosmu. Je tato hypotéza opodstatněná? Jaký vliv mají aerosoly na klima? Student provede rešerši literatury na téma aerosoly v atmosféře, jejich původ, změny, účinky a modely jejich chování. Pokusí se vyhledat vhodné rovnice pro výpočet odraženého záření a provést jednoduchý výpočet pravděpodobného účinku částic z nákladních lodí na tepelný tok dopadající na jednotku mořského povrchu.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Generování a tlumení turbulence pomocí drátěných mřížek

Turbulence při proudění plynů i kapalin je zásadní fenomén, který ovlivňuje například přenos tepla nebo pohyb objektů v proudícím vzduchu. Pro mnohé aplikace je potřebné tlumit nebo naopak generovat turbulenci. Student provede rešerši způsobů jakými je turbulence ovlivňována a zaměří se na tzv. mřížkovou turbulenci. K měření rychlosti proudění vzduchu bude používat vysoce přesnou metodu měření pomocí žhavených drátků.
Vedoucí bakalářské práce: doc. Ing. František Lízal, Ph.D.

Metabolická aktivita a možnosti její predikce/měření

Metabolická aktivita vyjadřuje intenzitu fyzické aktivity vykonávané člověkem. Její hodnotu lze získat z měření spotřebovaného kyslíku (např. zařízením Oxycon), avšak v mnoha případech nelze toto přímé měření pro získání hodnoty metabolické aktivity použít. Z tohoto důvodu existuje velké množství tabelovaných hodnot metabolismu pro různé fyzické aktivity (sezení, chůze po schodech, běh a další). Další možností je použití rovnic a modelů založených na výpočtu metabolické aktivity např. ze srdečního tepu a dalších. Práce bude zaměřena na rešerši metabolické aktivity, metod jejího měření a možností její predikce z dalších termofyziologických vlastností lidského těla. Další možností je také využití přístroje Oxycon Mobile, který máme na odboru zapůjčený, a díky němu přímo proměřit vybrané aktivity a porovnat s výsledky vybraných predikčních přístupů.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Barbora Řehák Kopečková

Automatizováná analýza obrazových dat z kamery/IR kamery

Cílem práce je s využitím Matlabu, provést automatizované zpracování obrazu s cílem převodu obrazových dat na číselná. V klimatické komoře bylo pořízeno v uplynulých letech řada záznamů z termokamery. Manuální zpracováni při větším počtu snímků bývá zdlouhavé. Výsledek této práce pomůže efektivněji analyzovat naměřená data.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Vizualizace proudění ve větrací jednotce

Provedení vizualizace proudění kouřem a laserovou rovinou ve větrací jednotce pro off-road prostředky a vylepšení jejího vnitřního uspořádání vzhledem k lepší regulaci proudění a snížení tlakových ztrát.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

(4) Simulační typ práce (modelování)

Aplikace regulačních algoritmů na tepelný komfort

Cílem bakalářské práce je popsání vybraných regulačních technik (PID, FUZZY, MPC) a jejich porovnání na regulační úloze vytápění/chlazení bytového prostoru. Student vytvoří zjednodušený model domu (1-D), na kterém aplikuje a porovná regulační modely s cílem udržovat předdefinovaný teplotní průběh. Jako nástroj lze použít program MATLAB nebo SIMULINK.
Vedoucí bakalářské práce: Ing.Tomáš Mauder, Ph.D.

Model palivového systému horkovzdušného balónu

Horkovzdušné balóny použivají kalapný propan jako primární palivo. Pro účinné spalovaní tohoto paliva dochází nejprve k přeměně skupenství na plynné ve výparníku. Před samotným výparníkem obsahuje palivová soustava několik škrtících a regulačních členů, na kterých může docházet k dílčí expanzi. Cílem práce bude analyzovat tyto místa a vytvořit zjednodušený 1D model palivové soustavy hořáku.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Milan Malý, Ph.D.

Heuristická optimalizace úloh přenosu tepla v materiálech se změnou skupenství

Cílem práce je rešerše současného stavu poznání v oblastech metod heuristické optimalizace a numerického modelování přenosu tepla v materiálech se změnou skupenství (PCM). Výsledkem bude numerický model zařízení s PCM, pomocí kterého s využitím zvolených metod heuristické optimalizace budou určeny optimální parametry zařízení pro danou testovací úlohu a výsledky budou vizualizovány.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Martin Zálešák

Termodynamika chladiv pro dynamické simulace tepelných čerpadel

Cílem práce je v Matlabu/Modelice vytvořit a otestovat knihovnu Coolprop pro vybrané typy chladiv a vytvořit aproximační funkce, které by usnadnili numerický výpočet v dynamických simulacích tepelných čerpadel.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Pokorný, Ph.D.

Tepelný model bazénu

Rozbor tepelné bilance, dohledání výpočtových vztahů a kriteriálních rovnic, přenosů tepla a vlhkosti, ukázkový případ pro nadzemní / zapuštěný bazén. Možnosti porovnání vlivu různých provozních stavů např. zakrytí / nezakrytí bazénu během slunečného dne na jeho tepelnou bilanci.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ondřej Pech, Ph.D.

Modelování pohybu vláken

Studium vdechovaných částic má své opodstatnění jak v inhalační medicíně, tak v toxikologii. Specifickými částicemi jsou vlákna, která díky svému tvaru jednodušeji pronikají hluboko do lidských plic. Modelování pohybu vláken je komplikované a proto se využívá zjednodušení v podobě použití kulových částic s pozměněným součinitelem odporu. Cílem práce by bylo provést rešerši používaných součinitelů odporu pro nekulové částice a použití vybraného vztahu v jednoduché simulaci.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. Miloslav Bělka, Ph.D.

Lattice Boltzmannova metoda pro neizotermické proudění

Metoda Lattice-Boltzmann je mezoskopická metoda umožňující simulace proudění slabě stlačitelných tekutin či přenosu tepla. Patří mezi netradiční metody, avšak díky efektivní paralelizaci a tvorby výpočetní sítě, se stává v posledních letech populární, začíná se objevovat v komerčních CFD softwarech a používá se již v mnoha inženýrských aplikacích a skrývá v sobě značný potenciál. Standardní Lattice Boltzmannova rovnice pro nestlačitelné proudění řeší pouze Navier Stokesovy rovnice proudění. Zavedením druhé Lattice Boltzmannovy rovnice lze také počítat přenos tepla. Cílem této práce je otestovat Lattice Boltzmannovu metodu v softwaru openLB na referenčních problémech (např. čtvercová kavita, Rayleigh-Benardova konvekce) a porovnat s daty získaných jinými metodami dostupné v literatuře.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc. František Prinz

Stanovení odporového součinitele karoserii automobilových vozidel

V době globálního oteplování, kdy doprava tvoří nezanedbatelnou složku spotřebované energie a emisí CO_2 a podílí se z 15 % na globálních na celkové produkci skleníkových plynů, je každé snížení spotřeby a tím i emisí žádoucí. Za vysokých rychlostí tvoří hlavní podíl spotřeby energie právě odporová síla, která ávisí kvadraticky na rychlosti. Vhodný tvar karosérie snižuje hodnotu odporového součinitele a tím klesá spotřebovaná energie, a tedy i spotřeba. Pomocí simulačních softwarů lze pro vybrané karosérie odporových koeficient vypočítat a určit. V této práci proběhne simulace proudění a výpočet odporových oučinitelů automobilů metodou Lattice Boltzmann v openLB v zjednodušené dvourozměrné geometrii. Po validaci na referenčním problému Ahmedova tělesa bude nasimulován a spočten odporový součinitel na vybraných karoseriích automobilů a údaje budou porovnány s dostupnými daty.
Vedoucí bakalářské práce: Ing. BSc. František Prinz