Strojní fakulty v Česku se nezastupitelnou měrou zapojují do výzkumu, rozvoje a inovací technologií a produktů využitelných v mnoha oblastech průmyslu. Zeptali jsme se, na čem zajímavém právě pracují.
Na strojních fakultách technických univerzit vznikají každoročně stovky vědeckých projektů, jejichž cílem je buď zlepšování stávajících řešení výrobního procesu, nebo vývoj řešení zcela nových přímo v konkrétních firmách. Zároveň však s tímto aplikovaným výzkumem probíhá na vysokých školách i výzkum základní, který pak slouží jako podklad celosvětové akademické komunitě.
TLAKOVÉ VÍŘIVÉ TRYSKY S OBTOKEM
Na brněnské VUT momentálně probíhá primární výzkum například v oblasti tlakových vířivých trysek s obtokem. Projekt vznikl jako reakce na zvyšující se požadavky jak v oblasti funkčnosti, tak i v oblasti environmentální. „Tyto trysky se hojně využívají mimo jiné v automobilovém či leteckém průmyslu, v němž nyní hraje prim důraz na snižování emisí. Proto musíme zjistit, jaké vlastnosti a charakteristiky mají trysky mít, aby následně vyrobené motory splňovaly všechny legislativní požadavky,“ vysvětluje řešitel tohoto výzkumného projektu Jan Jedelský a dodává, že právě pochopení toho, jak trysky fungují, bylo motivací pro jeho práci.
Do karet tomuto projektu hrál fakt, že současné technologie umožňují daleko širší možnosti výzkumu než v minulosti. Tehdy totiž chyběly zobrazovací metody, které by dokázaly osvětlit, co se děje uvnitř trysky. Vědci tak museli tyto děje odvozovat pouze od toho, co vidí z vnějšku.
Tým pod vedením Jana Jedelského se proto ponořil do výzkumu, jehož základem byla unikátní výzkumná aparatura, na níž pak vědci prováděli experimenty. Při nich sledovali velikost, rychlost, koncentraci kapiček či charakter celkového spreje z trysky. K tomu sestavili též průhledný model, na němž pomocí vysokorychlostní kamery a optických měřicích metod sledovali, jak se chová proudění uvnitř trysky, a pro toto proudění následně sestavili i numerický model – digitální kopii experimentu – a ten poté zkoumali pomocí numerických simulací.
„Výhodou tohoto přístupu byla možnost validace numerického modelu experimentem. Díky tomu je pak možné zkoumat i další, trochu jiné modifikace trysek, které už se nemusí fyzicky vyrábět,“ vysvětluje dále Jan Jedelský. Tým si tak vlastně zjednodušil práci, a navíc ušetřil nemalé finanční prostředky. Simulace totiž bývají levnější, rychlejší a dají se u nich snadno měnit parametry a lze na nich ověřit mnohé vlastnosti, které se experimentálně zjistit nedají. Pochopení dějů uvnitř trysky umožnilo vyvinout nové modifikace trysek, které se vyznačují lepší stabilitou spreje a regulačními charakteristikami než stávající řešení. Výzkum byl prováděn také ve větrném tunelu (na obrázku) při vystavení spreje proudícímu prostředí. To simuluje reálné podmínky trysek např. ve spalovacích komorách. Výsledky výzkumu pak vědci sestavili do formy impaktovaných publikací, které jsou veřejně dostupné a lze z nich čerpat pro aplikovaný výzkum.
NOVÝ ZPŮSOB VÝROBY STŘEDOTLAKÝCH ŠOUPÁTEK PRO ELEKTRÁRNY A PRŮMYSL
I na Fakultě strojní VŠB-TUO se řeší celá řada dalších zajímavých projektů. V rámci těch, které se zaměřují na aplikaci v praxi, byl v minulých letech řešen na FS VŠB-TUO projekt Ministerstva průmyslu a obchodu zaměřený na vývoj nové řady kryogenních kulových kohoutů, na inovativní technologii jejich výroby a jejich zkoušení při kryogenních teplotách, a to ve spolupráci se společností Armatury Group.
(Celý článek si můžete přečíst v Technickém týdeníku č. 15, který vyšel 11. 8. 2020)