Home Věda a výzkum

Věda a výzkum

Agros2D

Agros2D je univerzální multiplatformní aplikace určená pro řešení fyzikálních polí. Je napsaná v jazyce C++ a pro řešení parciálních diferenciálních rovnic využívá knihovnu Hermes2D založenou na hp-FEM (adaptivní metoda konečných prvků vyššího řádů přesnosti). Aplikace je vyvíjena na Katedře teoretické elektrotechniky FEL ZČU v Plzni a je distribuována pod GPL licencí.

Typy fyzikálních polí:

  • Elektrostatické pole
  • Magnetické pole (ustálený stav, harmonická analýza, přechodový děj)
  • Proudové elektrické pole
  • Teplotní pole (přechodný děj)
  • Elasticita, nestlačitelné proudění (ve vývoji)

Klíčové vlastnosti:

  • Multiplatformní aplikace (Linux, Windows, MacOSX)
  • Interaktivní tvorba geometrie
  • Vizualizace veličin pole
  • Výpočet lokálních veličin, povrchových a objemových integrálů
  • Podpora skriptování v jazyce Python
  • Export obrázků, grafů a vypočtených dat
  • Export animace přechodného děje
  • HTML zpráva o řešeném projektu
  • Vzdálené ovládání

Podporované operační systémy:

  • GNU/Linux
  • Windows XP a vyšší
  • MacOSX 10.5.6 a vyšší

Kontaktní osoba: Ing. Pavel Karban, Ph.D.

Webová stránka projektu: http://hpfem.org/agros2d

Reference:

Rotační indukční ohřev s využitím permanentních magnetů

Indukční ohřev rotací vodivých materiálů ve stacionárním magnetickém poli je nová a moderní technologie zpracování kovů. Oproti klasickému indukčnímu ohřevu pomocí vysokofrekvenčního magnetického pole má řadu výhod. Jedna z nich je výrazně vyšší účinnost zařízení daná v případě využití permanentních magnetů absencí cívek vytvářející magnetické pole. Problematika je řešena společně s elektrotechnickou zkušebnou ETD Transformátory v Plzni v rámci grantového projektu.

Kontaktní osoba: Ing. Pavel Karban, Ph.D.

Grant: GAČR P102/10/0216

Superkondenzátory

Pokroky v oboru nanotechnologií umožnily zhotovit kondenzátory o extrémně vysoké kapacitě, řádově až 102 F – nazývají se superkondenzátory. Superkondenzátory prošly náročným vývojem, zkušebními testy, dnes jsou sériově vyráběny a lze je zakoupit v běžné komerční síti jako komponenty elektronických obvodů. Praktické aplikace těchto nových komponent umožňuje konstruovat technická zařízení, jejichž vlastnosti jsou velmi výhodné svojí funkcí i ekonomickými parametry. Doposud se využívají zejména jako akumulátory elektrické energie a dále v systémech energeticko-rekuperačních.

Kontaktní osoba: Ing. Petr Polcar (postgraduální studium, KTE)

Magnetohydrodynamická čerpadla tekutých kovů

Magnetohydrodynamická (MHD) čerpadla pracují na principu interakce dvou polí – proudového elektrického a magnetického pole.  Elektrické pole je generováno stejnosměrným proudem, který teče přes elektrody do materiálu a po průřezu je rozložen nerovnoměrně. Magnetické pole je generováno buď stejnosměrným proudem, který teče sedlovými cívkami speciálních tvarů, nebo systémem vhodně uspořádaných permanentních magnetů. Interakcí obou polí vzniká Lorentzova síla, která posouvá tekutinu v požadovaném směru.

Díky jednoduchému uspořádání a odolné konstrukci se MHD čerpadla stále více využívají v průmyslů. Nepřítomnost mechanických rotačních částí dělá MHD čerpadla zvláště vhodná k čerpání vysoce agresivních a korozivních materiálů. Pro ilustraci, některé návrhy jaderných reaktorů čtvrté generace používají jako chladiva buď roztavených kovů (Na, Pb, Pb-Bi eut.) nebo floridových solí. Díky jejich vysoké elektrické vodivosti a vysoké korozivitě je součástí mnoha konstrukčních návrhů také některý z typů elektromagnetických čerpadel.

Projekt řešený naší skupinou se zabývá čerpáním tekutin s nižšími hodnatami elektrické vodivosti – kyselin a zásad. Jedním z možných využití je dávkování elektrolytu v alkalických palivových článcích, čerpání a dávkování materiálů v petrochemickém průmyslu, možné aplikace se objevují také v medicíně a farmaceutickém průmyslu. Řešení projektu zahrnuje jednak počítačový model problému a zadruhé také experimentální ověření teoreticky získaných dat.

Kontaktní osoby: Ing. Martina Donátová (postgraduální studium, KTE), Ing. Jiří Dejmek (postgraduální studium, externí)

Grant: FRVŠ projekt 1649/2010/G1

Analýza a syntéza nelineárních systémů

Cílem projektu je vytvoření knihovny  funkcí pro analýzu nelineárních systémů v jazyce  Python. Jedná se zejména o výpočty odhadů Ljapunovových exponentů, fraktálních dimenzí, Poincarého řezů a bifurkačních diagramů. Projekt PostDoc 2010 představuje přípravné práce k širšímu projektu zaměřené na výzkum šifrované komunikace a konstrukci obtížně detekovatelných radarů a sonarů.

Kontaktní osoby: Ing. David Pánek, Ph.D.

Grant: PostDoc 2010

Modelování rázových jevů ve vinutí elektrických transformátoru

Cílem výzkumu je analýza rázových jevů v transformátoru s ohledem na detekci maximálního napětí ve vinutí. Znalost přesného maximálního napětí je nezbytná pro optimální návrh izolačního systému transformátoru.

Matematický model pro simulaci rázového děje je tvořen soustavou parciálních diferenciálních rovnic s proměnnými koeficienty, jejich tvar a stupeň závisí na zahrnutých elektromagnetických vlastnostech vinutí do vytvořeného modelu.

Chování transformátoru je nutné testovat pro všechny v praxi možné stavy zátěže i tvary vstupního signálu vinutí (připojení transformátoru k síti, výstupní napětí z polovodičového měniče, spínací impulz nebo například atmosférický impulz). Z tohoto důvodu je nezbytné sestavit kvalitní algoritmus řešení pomocí efektivních numerických metod.

Dalším náročným úkolem je stanovení parametrů vinutí a izolačního systému již vyrobeného transformátoru – indukčnost, odpor, hlavní i mezizávitová kapacita izolace a její svod. Ke zjištění těchto hodnot je prováděno měření s kvalitními měřícími přístroji.

Kontaktní osoby: Ing. Antonín Předota