Algoritmy pro analýzu experimentálních dat a modelování termofyzikálních vlastností teplosměnných tekutin

Tým Laboratoře termofyzikálních vlastností [1] z Ústavu termomechaniky AV ČR se dlouhodobě věnuje výzkumu vlastností technicky zajímavých tekutin s aplikačním potenciálem např. pro chlazení elektroniky, klimatizace a tepelná čerpadla či jako technická rozpouštědla a čistidla. Pro efektivní a spolehlivý návrh technických řešení je nutné dobře znát vlastnosti tekutin jako je viskozita, vztah hustota-tlak-teplota či povrchové napětí. Náš tým se aktuálně zabývá jednak popisem vlastností elektricky nevodivých hydrofluoroetherů (HFE) [2,3], které lze využít např. pro ponorné chlazení CPU [4], a dále vodných směsí se solemi [5].

Tématem studentské práce je vývoj výpočetních algoritmů pro analýzu experimentálních dat získaných týmem laboratoře a implementace modelů termofyzikálních vlastností pro ověření a porovnání nových výsledků. Tým laboratoře disponuje řadou kódů pro modelování vlastností tekutin, které jsou postupně vylepšovány a rozšiřovány o nové látky včetně jejich směsí. Dalším cílem je vývoj vlastních prediktivních modelů (například za pomoci gradientní teorie [6]) a polo-empirických korelací vhodných jak pro technický návrh tak pro výzkum [2]. Tým laboratoře má nad tímto tématem širší spolupráci s Technickou univerzitou v Drážďanech, VŠCHT v Praze či UJEP v Ústí nad Labem.

Součástí práce je seznámení s fyzikálními základy řešené problematiky, se kterým napomohou pracovníci laboratoře. Výsledky práce budou přímo využity v souvisejícím experimentálním výzkumu. Zájemce o téma tedy získá nejen základní fyzikální povědomí o vybraných termofyzikálních vlastnostech tekutin, ale bude moci uplatnit své modelářské a programátorské dovednosti ve vědecké práci.

• [1] Laboratoř termofyzikálních vlastností ÚT AV ČR
• [2] Vinš, V., Aminian, A., Celný, D., Součková, M., Klomfar, J., Čenský, M., & Prokopová, O. (2021). Surface tension and density of dielectric heat transfer fluids of HFE type-experimental data at 0.1 MPa and modeling with PC-SAFT equation of state and density gradient theory. International Journal of Refrigeration, 131, 956-969.
• [3] Aminian, A., Celný, D., Mickoleit, E., Jäger, A., & Vinš, V. (2022). Ideal Gas Heat Capacity and Critical Properties of HFE-Type Engineering Fluids: Ab Initio Predictions of C_p^ig, Modeling of Phase Behavior and Thermodynamic Properties Using Peng–Robinson and Volume-Translated Peng–Robinson Equations of State. International Journal of Thermophysics, 43(6), 87.
• [4] Odkaz na populárně naučný článek o ponorném chlazení zde
• [5] Vinš , V., Hykl, J., Hrubý, J. (2019) Surface tension of seawater at low temperatures including supercooled region down to – 25 °C. Marine Chemistry 213, 13.
• [6] Odkaz na Bakalářskou práci používající Cahn-Hilliard gradientní teorii: dostupnou zde