|
Modelling, parameter estimation, optimisation and control of transport and reaction processes in bioreactors.
ŠTUMBAUER, Václav
With the significant potential of microalgae as a major biofuel source of the future, a considerable scientific attention is attracted towards the field of biotechnology and bioprocess engineering. Nevertheless the current photobioreactor (PBR) design methods are still too empirical. With this work I would like to promote the idea of designing a production system, such as a PBR, completely \emph{in silico}, thus allowing for the in silico optimization and optimal control determination. The thesis deals with the PBR modeling and simulation. It addresses two crucial issues in the current state-of-the-art PBR modeling. The first issue relevant to the deficiency of the currently available models - the incorrect or insufficient treatment of either the transport process modeling, the reaction modeling or the coupling between these two models. A correct treatment of both the transport and the reaction phenomena is proposed in the thesis - in the form of a unified modeling framework consisting of three interconnected parts - (i) the state system, (ii) the fluid-dynamic model and (iii) optimal control determination. The proposed model structure allows prediction of the PBR performance with respect to the modelled PBR size, geometry, operating conditions or a particular microalgae strain. The proposed unified modeling approach is applied to the case of the Couette-Taylor photobioreactor (CTBR) where it is used for the optimal control solution. The PBR represents a complex multiscale problem and especially in the case of the production scale systems, the associated computational costs are paramount. This is the second crucial issue addressed in the thesis. With respect to the computational complexity, the fluid dynamics simulation is the most costly part of the PBR simulation. To model the fluid flow with the classical CFD (Computational Fluid Dynamics) methods inside a production scale PBR leads to an enormous grid size. This usually requires a parallel implementation of the solver but in the parallelization of the classical methods lies another relevant issue - that of the amount of data the individual nodes must interchange with each other. The thesis addresses the performance relevant issues by proposing and evaluation alternative approaches to the fluid flow simulation. These approaches are more suitable to the parallel implementation than the classical methods because of their rather local character in comparison to the classical methods - namely the Lattice Boltzmann Method (LBM) for fluid flow, which is the primary focus of the thesis in this regard and alternatively also the discrete random walk based method (DRW). As the outcome of the thesis I have developed and validated a new Lagrangian general modeling approach to the transport and reaction processes in PBR - a framework based on the Lattice Boltzmann method (LBM) and the model of the Photosynthetic Factory (PSF) that models correctly the transport and reaction processes and their coupling. Further I have implemented a software prototype based on the proposed modeling approach and validated this prototype on the case of the Coutte-Taylor PBR. I have also demonstrated that the modeling approach has a significant potential from the computational costs point of view by implementing and validating the software prototype on the parallel architecture of CUDA (Compute Unified Device Architecture). The current parallel implementation is approximately 20 times faster than the unparallized one and decreases thus significantly the iteration cycle of the PBR design process.
|
|
Problematika tvorby povrchového odtoku a epizodní řešení jeho erozních projevů
Kalibová, Jana ; Kovář, Pavel (vedoucí práce) ; Štibinger, Jakub (oponent)
Předkládaná disertační práce shrnuje výzkum využití modelových simulací hydrologických dat pro vodohospodářské studie a dále testování efektivity vybraných protierozních geotextilií formou laboratorních a terénních simulací deště. Poznatky získané v rámci tohoto výzkumu byly aplikovány při návrhu optimalizace vodního režimu krajiny (zmírnění projevů eroze a urychlení procesu obnovy krajiny) na území bývalého lomu Medard-Libík, kde jsou i přes provedené rekultivační operace stále patrné známky rýhové eroze.
Disertační práce je členěna do tří částí. První část rešeršní formou pokrývá téma tvorby povrchového odtoku a definuje stav, za kterého se odtékající voda v krajině stává z hlediska erozních projevů nebezpečnou. Druhá část se zabývá typy rámcových biotechnických opatření proti vodní erozi na svahu. Třetí část je zaměřena na konkrétní situaci modelového svahu v povodí zatápěného bývalého lomu Medard-Libík na Sokolovsku. Hlavním cílem disertace bylo otestovat možnost využití modelu KINFIL pro simulaci protierozního účinku přírodních geotextilií a následný návrh optimalizace vodního režimu za účelem snížení erozního působení povrchového odtoku na rekultivovaných svazích.
Z výsledků práce vyplývá, že model KINFIL může sloužit jako užitečný nástroj pro hodnocení vlivu různých protierozních opatření na povrchový odtok a erozi a pro následnou volbu technicky i ekonomicky optimálního řešení protierozní ochrany. Výsledné simulace efektivnosti přírodních geotextilií odpovídaly výsledkům získaným během laboratorních a terénních měření s využitím simulátorů deště.
Při vyváženém srážko-odtokovém procesu dojde ke zvýšení stability krajiny v okolí jezera, urychlení opětovné hospodářské využitelnosti rekultivovaného území, snížení nákladů na odstranění škod způsobených erozí na cestní a odvodňovací síti a zvýšení kvality vody v jezeře, která nebude znečišťována smytým materiálem. Výsledky této disertační práce lze nabídnout veřejné správě i soukromé sféře pro potřebu kontroly eroze v rámci rekultivací ploch zasažených těžební činností.
|
|
Vliv prostředí na přírůst jehličnatých dřevin se zaměřením na smrk ztepilý
Kníř, Tomáš ; Čada, Vojtěch (vedoucí práce) ; Ulbrichová, Iva (oponent)
Smrk ztepilý řadíme do čeledi borovicovitých. Má kuželovitou korunu a přímý kmen, výška se pohybuje v rozmezí 20 - 35 metrů. Jeho přirozený výskyt v České republice je hlavně v horských polohách. Optimální teplota je okolo 6 °C a srážky ve vegetační době 490 - 580 mm.
Práce dále zahrnuje údaje o růstu a jeho požadavcích na ovlivňující procesy a na regulátory. S tím souvisí vznik letokruhů, co to letokruhy jsou, čím se tvoří, čeho jsou výsledkem a co jejich vznik ovlivňuje.
Také se zaměřuje na dendrochronologii. Ta je základem pro získávání informací o datování letokruhů, které slouží k určování ročních přírůstů a věku stromu. Tato věda se dále dělí na několik podoborů podle toho, k jakému účelu jsou letokruhová data využívána, jako je dendroklimatologie, dendroekologie, dendrogeomorfologie, dendrohydrologie a dendroarcheologie. Důležitý je výběr lokality, kde se odebírají vzorky k jejich následnému zpracování pro analýzu dat.
Vliv vnějšího prostředí působí příznivě i nepříznivě na přírůsty stromů. Jeden z nejvýznamnějších faktorů ovlivňující přírůst stromů je klima. Mezi klimatické vlivy patří zejména srážky, teplota vzduchu, kde jsou tyto vlivy rozdílné v nižších nadmořských výškách a vyšších nadmořských výškách. Významně se na přírůstu stromů podílejí také antropogenní vlivy, zejména znečištění ovzduší (ozon, oxid uhličitý, dusík, oxid siřičitý).
Ze získaných znalostí vyplývá, že by se měl smrk v budoucnu vysazovat spíše ve vyšších polohách, kde za předpokladu oteplování budou pro smrk příznivější podmínky.
|
|
Dolování dat z IS a jejich zpracování pro finanční controlling
Hošnová, Lenka ; Očenášek, Vladimír (vedoucí práce) ; Junek, Pavel (oponent)
Bakalářská práce je zaměřena na vyhodnocení efektivnosti manipulace s daty, která jsou využívána ve finančním controllingu. V první části seznámí autor čtenáře s teoretickými východisky řešené problematiky, zejména s činnostmi a působením finančního controllingu v organizační struktuře podniku, s pojmy business intelligence, dolování dat a zpracování dat. V analytické části autor rozebere roli finančního controllingu v konkrétní české společnosti, představí soustavu sledovaných ukazatelů a popíše používané informační systémy a toky dat, jejichž výsledkem jsou controllingové výstupy. V návrhové části autor hodnotí efektivitu zpracování dat, navrhuje procesní změny a komentuje schopnost podniku navržené změny realizovat.
|
|
Mass Size Distribution of Water Soluble Ions in Prague and Wiena in Summer
Schwarz, Jaroslav ; Vodička, Petr ; Zíková, Naděžda ; Hitzenberger, R.
Aerosol mass size distribution is a key factor that influences aerosol behavior both on local (health effects, visibility) and global (global warming) level. The content of water soluble ions is the most important factor controlling hygroscopic behavior of aerosol particles. Hygroscopicity is a substantial parameter for particle deposition in lungs, particle – cloud interactions, aerosol optical effects etc. Therefore we studied size distribution of water soluble ions in two Central European capitals – Prague and Vienna. In this work, the results from summer campaigns are presented.
Plný tet: SKMBT_C22012102615330 -  PDF
Plný text: content.csg - PDF
|
|
Control Techniques of Grid Connected PWM Rectifiers under Unbalanced Input Voltage Conditions
Bejvl, Martin ; Šimek, Petr ; Škramlík, Jiří ; Valouch, Viktor
Current-controlled voltage source converters are widely used in grid-connected applications,for example at ac drives with indirect frequency converters.The structure and parameters of the PLL are developed and proposed in order to cope with the grid containing both the positive and the negative sequence component, and minimize the wrong frequency transients during phase angle steps and also in the start-up stage. The DSC technique was realised. There is also necessary to compensate the negative sequence component in the grid voltage. The negative sequence component of the grid voltage causes ripple of the dc voltage in the intermediate circuit. Several sophisticated topologies of converter current controller were developed, simulated and tested for this purpose. Results of simulation and experimental tests are provided to evaluate different current control schemes and phase locked loop techniques.
|
|
Analýza logistických technologií v nákladní dopravě
VÁCHOVÁ, Monika
Bakalářská práce se zabývá analýzou jednotlivých logistických technologií uplatněných v nákladní automobilové dopravě. V práci bylo zaměřeno na informační a satelitní technologie. Z hlediska informačních technologií byly představeny nejrůznější systémy využívané v podniku ČSAD JIHOTRANS a následně provedeno jejich srovnání. Z hlediska satelitní technologie byly představeny řídící, navigační a sledovací systémy používané v tomto podniku. V další části jsem se zabývala nákladní dopravou a byl sestaven kalkulační odhad nákladů na nákladní vozy. Na základě provedeného odhadu byly podány vlastní návrhy na zlepšení.
|
|
Etika auditorů v praxi
SVOJŠOVÁ, Pavlína
Ve své diplomové práci jsem zhodnotila a posoudila činnosti auditorů ve vazbě na etiku chování v podmínkách legislativy ČR. Zaměřila jsem se na publikované případy pochybení auditorů a následné sankční postihy. Etické chování auditora je základem jeho profesionality. V souvislosti s účetními skandály, falšováním účetních a auditorských zpráv začala veřejnost živě diskutovat mj. o odpovědnosti auditorů za odhalování podvodů vedoucích ke zkreslení účetních závěrek účetních jednotek a do popředí pozornosti auditorů se začaly dostávat zásady etického chování, později zakotvené v právních a profesních normách včetně etického kodexu Mezinárodní federace účetních (IFAC). Očekávání mnoha uživatelů účetních závěrek od zprávy auditora jsou až příliš vysoká a většinou jdou až nad rámec toho, co auditor může reálně ověřit a potvrdit. Je však třeba přiznat, že ne všichni auditoři jsou si své odpovědnosti ve vztahu ke zkreslení účetní závěrky v důsledku podvodu či pochybení dostatečně vědomi a přizpůsobují ji adekvátně své auditorské postupy. Jistě stojí za zmínku nejviditelnější dopad účetních skandálů na účetní a auditorskou profesi, a to pád firmy Arthur Andersen, jedné z tehdejší ?Velké pětky? auditorských společností. Účetní profese reagovala rozvinutím a zpřísněním etických norem s důrazem na jednání profesních účetních ve veřejném zájmu, nikoli pouze v zájmu jednotlivých klientů nebo zaměstnavatelů. Role auditora ve společnosti je nenahraditelná. Kvalita prováděných auditů se však v konečném důsledku odvíjí od disciplíny auditora, jeho vzdělávání, kontroly ze strany Komory a Rady pro veřejný dohled nad auditem, ale i tlaku uživatelů účetních závěrek a představitelů společnosti na kvalitu a odůvodněnost výstupů. Etika v práci auditora a její dodržování jsou v životě auditora tím, co určuje jeho dobrou pověst.
|
|
Automatizace pěstebního procesu z hlediska programového řízení teploty a vlhkosti vzduchu
Beneš, Vojtěch ; Papežová, Stanislava (vedoucí práce) ; Neděla, René (oponent)
Tato diplomová práce se v teoretické části zabývá popisem jednotlivých typů senzorů pro měření teploty a vlhkosti vzduchu (plynů). Tyto senzory jsou rozděleny dle fyzikální-ho principu fungování, jsou uvedeny jejich vlastnosti jako rozsah měření, stálost, přesnost měření a případně další vlastnosti důležité pro hodnocení vhodnosti těchto senzorů pro účely této práce.
Praktická část diplomové práce se zabývá návrhem a vlastní realizací celého zařízení automatizovaného skleníku s automatickým řízením teploty a vlhkosti. Rozebírá vhodnost použitých materiálů a typů senzorů, zabývá se softwarovým řešením pro řízení teploty a vlhkosti ve skleníku včetně možnosti požadované hodnoty teploty a vlhkosti měnit dle požadavků uživatele. Celý systém je popsán včetně jeho funkce a získané naměřené výsledky zhodnoceny vzhledem k proměnlivosti vnějšího prostředí a schopností systému udržet požadované hodnoty teploty a vlhkosti.
|
|
Trapped Vortex Ring
Tesař, Václav
Paper discusses an almost unknown and yet interesting operating principle of fluidic nomoving-part devices for flow control. The principle is based on the properties of vortex rings. A standing vortex ring is kept in a semi-toroidal recession positioned opposite to an annular nozzle from whichissues an annular fluid jet. The ring can exist in the recession with two alternative senses of rotation so that the annular jet is led to either the central exit through the centre of the vortex, or to the outer spacepast the outer vortex circumference.
|
host ::
