Oddělení kapalinových paprsků

Oddělení se zabývá především studiem procesů dezintegrace materiálů a geomateriálů vysokorychlostním vodním paprskem, zkoumá možnosti zvýšení jeho účinnosti a uplatnění v praktických aplikacích.

Aplikační laboratoř

Výzkumné směry

  • Studium dynamických projevů chování pulzujícího proudu vody, definování zákonitostí procesu buzení a šíření vysokofrekvenčních tlakových pulzací v kapalině a jejich využití ke generování vysokorychlostních pulzujících vodních paprsků
  • Teoretické studium složitých dynamických jevů probíhajících při buzení a šíření vysokofrekvenčních tlakových pulzací v kapalině pomocí numerické simulace a metod CFD (Computational Fluid Dynamics)
  • Experimentální výzkum dynamických jevů probíhajících při buzení a šíření vysokofrekvenčních tlakových pulzací v kapalině přímým měřením frekvence a amplitudy dynamického tlaku ve vysokotlakém systému a stagnační síly generované dopadem pulzujícího paprsku
  • Výzkum formování a proudění vysokorychlostních pulzujících vodních paprsků po výstupu z trysky pomocí metody PIV (Particle Image Velocimetry) a stínovou metodou.
  • Studium interakce pulzujícího paprsku s rozpojovaným materiálem pomocí analýzy obrazu a optických metod
  • Testování řezných a dezintegračních účinků pulzujících vodních paprsků na rozmanitých materiálech s cílem porovnání jejich výkonnosti s paprsky kontinuálními, případně s jinými technologiemi
  • Pochopení podstaty procesů generování a přenosu pulzací ve vysokotlakém systému, formování pulzujícího paprsku a jeho interakce s materiálem
  • Vylepšení stávajících akusticky generovaných pulzujících vodních paprsků, vývoj hydrodynamické trysky, vývoj nové abrazivní hlavice s cílem zvýšit její životnost a snížit spotřebu energie
  • Výzkum v oblasti nových abrazivních materiálů (přírodních i uměle vytvořených)
  • Studium vlastností a chování abrazivních částic v procesu generování abrazivních vodních paprsků a řezání materiálů
  • Příprava, testování a recyklace abraziv
  • Definice rozhodujících vlastností abraziv z hlediska maximalizace řezného výkonu a minimalizace opotřebení zaostřovací trysky, ekonomických nákladů a negativních dopadů na pracovní a životní prostředí
  • Sledování chování kapaliny v trysce a na výstupu z ní pomocí numerické simulace a validačních experimentů
  • Optimalizace proudění tekutiny ve vysokotlakých soustavách k dosažení co nejvyšších účinnosti; pevnostní analýza daných konstrukčních dílů
  • Analýza a optimalizace proudění stlačitelných plynů nebo kapalin, směsné a vícefázové proudění, spalování, výměna tepla a podobně
  • Studium vlivu technologických parametrů na topografii (drsnost, vlnitost, apod.) povrchu
  • Studium možnosti ovlivnění vlastností povrchových vrstev materiálů tradičními způsoby obrábění, aplikací kapalinového paprsku apod. (ošetření betonových povrchů pro následnou sanaci, příprava vhodného kotvícího profilu, zpevňování povrchových vrstev, odstraňování zbytkových napětí, užitné a estetické vlastnosti povrchů atd.)
  • Výzkum vlivu parametrů technologie řezání na topografii povrchu s cílem eliminovat negativní vlivy technologie na vlastnosti obrobku
  • Hledání vazeb mezi silovým působením řezné technologie na materiál, vibracemi, kolísáním pracovního tlaku (u vodních paprsků), akustickými emisemi atd. a topografií obrobené plochy
  • Obrábění (soustružení, frézování, leštění, vrtání apod.) těžkoobrobitelných a neobrobitelných materiálů (kompozity, konstrukční keramika, vysokopevnostní slitiny, sklo, horniny a podobně) abrazivním vodním paprskem
  • Přesné obrábění abrazivním vodním paprskem pro dosažení optimální tvarové a rozměrové přesnosti součásti bez nutnosti dalšího obrábění. Zvýšení přesnosti finálních výrobků lze docílit přesnějším polohovacím zařízením, pomocí 3D naklápěcí hlavice, která eliminuje úkos, vhodným výběrem trysek, abraziva a podobně
  • Studium možností přípravy minerálních a keramických prekurzorů pro přípravu nanočástic a nosičů nanočástic se specifickými vlastnostmi pomocí dezintegrace vysokorychlostním vodním paprskem a využití vodních paprsků k ultrajemnému mletí a dezintegraci materiálů v oblasti produkce mikronových a submikronových částic
  • Využití potenciálu pulzujících vodních paprsků pro speciální medicínské aplikace (např. v ortopedii při extrakci cementovaných kolenních a kyčelních náhrad)
  • Studium interakce různých stavebních materiálů s vodními paprsky, především betonů