Národní úložiště šedé literatury

Umělé uspořádané soubory magnetických nanostruktur
Schánilec, Vojtěch; Mougin, Alexandra; Carrey, Julian; Šikola, Tomáš
2023 - English Uměle vytvořená dvourozměrná pole interagujících nanomagnetů jsou mocným hřištěm pro zkoumání fyziky mřížkových spinových modelů. Tyto umělé spinové systémy byly navrženy tak, aby napodobovaly chování frustrovaných pyrochlorových krystalů. Zdokonalení nanofabrikačních technik nám umožňuje vyrobit jakýkoli požadovaný umělý systém v laboratorně kontrolovaném prostředí. Díky tomu lze vyrábět umělé simulátory hmoty a používat je k pokročilejšímu studiu požadovaných jevů. Výhodou použití nanomagnetických objektů jako stavebních kamenů umělých mřížek je, že malé magnetické struktury lze efektivně považovat za obří klasické Isingovy spiny. Proto transformují problém frustrovaných spinů v pyrochlorových krystalech do takových rozměrů, aby bylo možné systém studovat pomocí zobrazovacích technik reálného prostoru. Pomocí zobrazovacích technik, jako je mikroskopie magnetických sil, lze uspořádání každého Isingova makrospinu vizualizovat v reálném prostoru. To nám umožní podívat se nejen na globální vlastnost systému jako celku, ale také na to, jak jsou realizovány lokální interakce. Schopnost vyrobit umělé systémy zachycující požadovaný fyzikální jev a porovnat jej s~reálným přírodním protějškem ukazuje naše porozumění problému. Může také nabídnout chybějící část informací. Existují vlastnosti systémů, které nejsou zakódovány v teoretických Hamiltoniánech popisujících systémy, ale přesto jsou systému vlastní. Takové vlastnosti se zdánlivě objevují odnikud a díky umělým systémům a schopnosti tyto systémy vizualizovat můžeme takové vlastnosti analyzovat. Tato práce se zaměřuje na studium dvou typů systémů: kagome a čtvercových dipolárních spinových systémů. Oba tyto systémy jsou výsledkem projekcí trojrozměrných pyrochlorových krystalů do roviny. Oba navíc vykazují poměrně neobvyklé chování, které je třeba teprve změřit v reálném prostoru ve velkých měřítcích. Dipolární kagome spinový systém má nízkoenergetickou fázi zvanou \textit{spinová kapalina 2}. Spiny v této fázi jsou uspořádané a neuspořádané současně, což je jedinečná vlastnost systému, která nemá obdoby. Na druhé straně, čtvercový spinový systém je dokonalým hřištěm pro studium exotické fyziky spinových kapalin, Columbovy fáze a chování kvazičástic podobných magnetickým monopólům. Obvyklý přístup při výrobě umělých spinových systémů spočívá v jejich sestavení z jedno-doménových nanomagnetů, které interagují prostřednictvím dipolárních interakcí dlouhého dosahu. Systémy se proto snaží minimalizovat interakce mezi všemi páry Isingových makro-spinů. Ústřední myšlenkou této práce je však propojení všech nanomagnetů do jedné makromřížky, a tedy zavedení mikromagnetických efektů do systémů. Magnetizace se snaží uspokojit mikromagnetické energie v místě spojů. Proto účinně nahrazujeme spinový stupeň volnosti mikromagnetickým regulátorem, který lze použít k vyladění energie každého spoje zavedením speciálně navržených topologických defektů. Přestože oba systémy jsou předmětem zájmu výzkumníků již téměř dvacet let, věříme, že naše modifikace otevírají bránu ke zkoumání exotické fyziky, kterou je třeba teprve odhalit. Two-dimensional artificial arrays of interacting nanomagnets are a powerful playground for probing the physics of the lattice spin models. Artificially designed spin systems were introduced to mimic the behaviour of the frustrated pyrochlore crystals. Recent improvement in nano-fabrication techniques allows us to fabricate any desired artificial system in the lab control environment. Therefore artificial simulators of the matter can be produced and used for more advanced study of the desired phenomenons. The advantage of using nanomagnetic objects as building blocks of artificial lattices is that small magnetic structures can effectively be considered giant classical Ising spins. Therefore elevating the problem of frustrated spins in pyrochlore crystals into such dimensions so the system can be studied with real space imaging techniques. With imaging techniques such as magnetic force microscopy, the ordering of each Ising macrospin can be visualised in real space, enabling us to look not only at the global property of the system as a whole but to see how local interactions are accommodated. Being able to fabricate artificial systems capturing the desired physics and comparing it to the real nature counterpart measures our understanding of the problem. It can also offer a missing piece of information. Furthermore, there are properties of the systems which are emergent and not encoded in the theoretical Hamiltonians describing the systems. Such properties seem to come out of nowhere, and with artificial systems and the ability to visualise these systems, we can analyse such properties. This thesis focus on studying two types of systems: kagome and square dipolar spin systems. Both these systems are the results of the projections of the three-dimensional pyrochlore crystals into a plane. Moreover, both systems exhibit rather unusual behaviour, which is still to be measured on a large scale in real space. The dipolar kagome spin system has a low energy phase called spin liquid 2, which hosts unusual spin behaviour. The spins in this phase are ordered and disordered simultaneously, a unique emergent property of the system with no equivalent. On the other hand, the square spin system is a perfect playground for studying the exotic physics of spin liquids, the Columb phase, and the behaviour of magnetic monopole-like quasi-particles. The usual approach when fabricating artificial spin systems is to build them up out of single-domain nanomagnets which interact via long-range dipolar interactions. Therefore the systems try to minimise the interactions between all pairs of the Ising macrospins. However, the central idea of this thesis is to connect all the nanomagnets into one macro lattice, therefore introducing the micromagnetic effects into the systems. Magnetisation tries to satisfy the micromagnetic energies at the vertex site. Hence, we effectively replace the spin degree of freedom with a micromagnetic knob which can be used to tune each vertex's energy by introducing specially designed topological defects. Even though both systems have been the focus of researchers for almost twenty years, we believe that our modifications open a gateway to fully accessing the exotic physic yet to uncover. Keywords: Artificial spin systems; geometrical frustration; micromagnetism; kagome dipolar spin system; square spin system; Umělé vytvořené spinové systémy; geometrická frustrace; mikromagnetismus; dipolární kagome spinový systém; čtvercový spinový systém Available in a digital repository NRGL Umělé uspořádané soubory magnetických nanostruktur

Uměle vytvořená dvourozměrná pole interagujících nanomagnetů jsou mocným hřištěm pro zkoumání fyziky mřížkových spinových modelů. Tyto umělé spinové systémy byly navrženy tak, aby napodobovaly chování ...

Schánilec, Vojtěch; Mougin, Alexandra; Carrey, Julian; Šikola, Tomáš
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Využití kapilární elektroforézy v analýze suchých krevních skvrn
Ryšavá, Lenka; Tůma,, Petr; Petr,, Jan; Kubáň, Pavel
2023 - Czech Krevní vzorky jsou standardně analyzovány ve formě plazmy nebo séra. Jako alternativa pro vzorkování a skladování krve se stále častěji uplatňují suché krevní skvrny (DBS). V předložené disertační práci jsou DBS zpracovány a analyzovány kapilární elektroforézou (CE), která byla v minulosti pro analýzu DBS využívána velmi zřídka. Nicméně CE nabízí mnohé výhody, dané vývojem této techniky v poslední době, kterými standardní analytické metody nedisponují. Přímé spojení CE s mikroextrakčními technikami a simultánní stanovení analytů přítomných v komplexních matricích vede k minimalizaci nebo eliminaci nedostatků DBS analýz jako jsou například vliv matrice, vliv hematokritu a nehomogenní distribuce analytů v DBS. V nejjednodušším možném uspořádání je dosaženo úpravy, dávkování a analýzy DBS vzorků výhradně komerční CE. Vývojem nových plně rozpustných vzorkovacích materiálů pro DBS je dosaženo lepších extrakčních vlastností a kvantitativních výsledků. Vyvinuté postupy zahrnují nové metody pro účinnou úpravu DBS vzorků a jejich přímou analýzu bez nutnosti zásahu operátora a dosahují dostatečnou selektivitu a citlivost pro stanovení významných analytů nejenom v DBS, ale i v dalších vzorcích se složitými matricemi. Blood samples are normally analyzed in the form of plasma or serum. As an alternative for blood sampling and storage, dry blood spots (DBS) have been increasingly used in recent years. In the actual dissertation thesis, DBS are processed and analyzed by capillary electrophoresis (CE), which has been very rarely used for DBS analysis in the past. However, CE offers several features, given by the recent development of this technique, not available for standard analytical methods. Direct coupling of microextraction techniques to CE and simultaneous determination of analytes present in complex matrices leads to minimization or elimination of deficiencies in DBS analysis, for example the effect of sample matrix, hematocrit effect, and inhomogeneous distribution of analytes in DBS. In the simplest possible arrangement, sample treatment, injection, and analysis of DBS samples are achieved exclusively by a single commercial CE instrument. Application of newly developed fully soluble materials for DBS sampling offers better extraction efficiency and more accurate quantitation. The developed concepts include new methods for efficient treatment of DBS samples and their direct analysis without the need for operator intervention and they provide sufficient selectivity and sensitivity for the determination of important analytes not only in DBSs but also in other complex samples. Keywords: Suché krevní skvrny; Kapilární elektroforéza; Přímé spojení; Aminokyseliny; Acidická a bazická léčiva; Mikroextrakční techniky; Rozpustné polymerní pěny.; Dried blood spots; Capillary electrophoresis; In-line coupling; Amino acids; Acidic and basic drugs; Microextraction techniques; Soluble polymer foams. Available in a digital repository NRGL Využití kapilární elektroforézy v analýze suchých krevních skvrn

Krevní vzorky jsou standardně analyzovány ve formě plazmy nebo séra. Jako alternativa pro vzorkování a skladování krve se stále častěji uplatňují suché krevní skvrny (DBS). V předložené disertační ...

Ryšavá, Lenka; Tůma,, Petr; Petr,, Jan; Kubáň, Pavel
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Výpočet lokálních modelů kvazigeoidu z heterogenních dat
Kratochvíl, Richard; Kostelecký,, Jakub; Weigel, Josef; Kratochvíl,, Vlastimil; Machotka, Radovan
2023 - Czech Cílem této práce bylo zhodnotit, zda je možné nahradit gravimetrická data topografickými při výpočtu modelů kvazigeoidu pomocí astrogeodetické nivelace. Gravimetrická data nejsou ve vybraných oblastech dostatečně kvalitní, proto by jejich nahrazení přineslo v praxi zvýšení přesnosti získaných modelů. Pro účely této práce byl vytvořen výpočetní program PRVAK, který usnadňuje výpočet modelu kvazigeoidu astrogeodetickou nivelací. Modely kvazigeoidu lze počítat na profilu nebo v ploše podmínkovým vyrovnáním z měřených astrogeodetických tížnicových odchylek nebo jejich kombinací s topografickými tížnicovými odchylkami. Dále byla vybudována síť Dolní Morava, kde na 34 bodech byly určeny astrogeodetické tížnicové odchylky. Porovnání dat bylo testováno na třech lokalitách, kde byly vypočteny modely kvazigeoidu astrogeodetickou a astrotopografickou nivelací a porovnány s referenčními daty. Na profilu Velká Bíteš – Brno – Uherské hradiště byly vypočtené modely porovnávány s gravimetrickým modelem vypočteným Výzkumným ústavem geodetickým, kartografickým a topografickým. Střední chyba diferencí mezi referenčním modelem a modely vypočtenými v této práci se při použití astrotopografické nivelace snížila přibližně o 38 % oproti astrogeodetické nivelaci. U plošných modelů kvazigeoidu v lokalitách Dolní Morava a Brno bylo možné porovnat vnitřní přesnost těchto modelů. Při použití astrotopografické nivelace bylo zjištěno snížení hodnot středních chyb vyrovnaných výškových anomálií o 40 % v lokalitě Dolní Morava a o 25 % v lokalitě Brno oproti astrogeodetické nivelaci. V obou lokalitách byl jako referenční model pro posouzení vnější přesnosti zvolen model kvazigeoidu QGZÚ-2013. Přínos astrotopografické nivelace pro zlepšení vnější přesnosti se nepodařilo prokázat, protože vypočtené modely kvazigeoidu mají obdobnou přesnost jako referenční model. Metody a techniky dostupné v současnosti tedy zřejmě neumožňují další významné zpřesnění. The goal of this thesis was to evaluate whether it is possible to replace gravimetric data with topographic ones for calculating quasigeoid models using astrogeodetic levelling. Gravimetric data are not of sufficient quality in selected areas, hence their replacement can increase the accuracy of obtained models. The computational program PRVAK was created. It facilitates the calculation of the quasigeoid model by astrogeodetic levelling, the models can be calculated on a profile or in an area by least square adjustment of conditional observations from astrogeodetic deflections of the vertical or their combination with topographic ones. Furthermore, the Dolní Morava network was built, with astrogeodetic deflections of the vertical determined at 34 points. The data comparisons were tested at three localities, where quasigeoid models were calculated by astrogeodetic and astrotopographic levelling and compared with reference data. On the profile Velká Bíteš – Brno – Uherské Hradiště, the calculated models were compared with the gravimetric model calculated by Research Institute of Geodesy, Cartography and Topography. The standard deviation of the differences between the reference model and the models calculated in this work was reduced using astrotopographic levelling by approximately 38 % compared to astrogeodetic levelling. For area models of quasigeoid in the localities of Dolní Morava and Brno, it was possible to compare the internal accuracy of these models. When using astrotopographic levelling, values of standard deviation of height anomalies were reduced by 40 % in Dolní Morava locality and 25 % in Brno locality compared to astrogeodetic levelling. In both localities, the quasigeoid QGZÚ-2013 was chosen as a reference model for comparison of external accuracy. The contribution of astrogeodetic levelling to the improvement of external accuracy could not be demonstrated because the calculated models of quasigeoid have similar accuracy as the reference model. Keywords: kvazigeoid; vyrovnání podmínkových měření; tížnicové odchylky; digitální model reliéfu (DMR); quasigeoid; least square adjustment of conditional observations; deflections of the vertical; digital terrain model (DTM) Available in a digital repository NRGL Výpočet lokálních modelů kvazigeoidu z heterogenních dat

Cílem této práce bylo zhodnotit, zda je možné nahradit gravimetrická data topografickými při výpočtu modelů kvazigeoidu pomocí astrogeodetické nivelace. Gravimetrická data nejsou ve vybraných ...

Kratochvíl, Richard; Kostelecký,, Jakub; Weigel, Josef; Kratochvíl,, Vlastimil; Machotka, Radovan
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Implementace prvků pasivní bezpečnosti do záchranných systémů malých letounů
Hájek, Tomáš; Slavík,, Svatomír; Návrat, Tomáš; Jebáček, Ivo
2023 - Czech Práce je řešena v kontextu neustálé snahy zvyšování bezpečnosti v osobní letecké dopravě. Práce se zaměřuje zejména na malé letectví, souhrnně označované anglickým termínem General Aviation. Cílem této práce je zhodnotit proveditelnost implementace prvku pasivní bezpečnosti v podobě podtrupového airbagu do záchranného systému malých letadel. Implementace takového prvku pomůže snížit zatížení přenášené na posádku během přistání na záchranném padáku a efektivně snížit minimální výšku použití balistického záchranného systému. Jedná se o nové, aktuální řešení, které nemá ve své kategorii obdoby. Práce představuje teoretický rámec pro řešení problému tlumení nárazu pomocí airbagu v podobě matematického modelu. Následně je v práci představena validace matematického modelu založená na souboru experimentálních dat, která byla k tomuto účelu získána. Teoretická i praktická část práce se také zabývá prvky ovlivňujícími výkony airbagu, konkrétně aktivně řízeným větracím otvorem. Poslední část práce provádí praktický návrh implementace podtrupového airbagu do záchranného systému konkrétního letadla z pohledu velikosti, umístění, aktivace a plnění airbagu. Navržený systém je schopen utlumit náraz letadla z rychlosti 15 ms-1, čímž snižuje výšku použití o 10 %. Hmotnost nově navrženého systému je rovna 5 % z celkové vzletové hmotnosti. Přínos práce spočívá ve spojení dvou oborů bezpečnosti, padákových záchranných zařízení a absorbérů energie, které doposud v této kategorii nebyly řešeny, s jasným výsledkem zvýšení ochrany posádek malých letadel vybavených balistickým záchranným zařízením. The thesis is developed in the context of the continuous improvement of safety in personal aviation. The work focuses mainly on small aircrafts, collectively referred to as General Aviation. This thesis aims to evaluate the feasibility of implementing a passive safety feature in the form of an under-fuselage airbag in the rescue systems of small aircraft. The implementation of such a feature will help to reduce the loads transferred to the crew during a rescue parachute landing and effectively reduce the minimum altitude of the ballistic rescue system. This is a new state-of-the-art solution that is unparalleled in its category. The thesis presents a theoretical framework for solving the problem of shock absorption by airbags in the form of a mathematical model. Subsequently, the thesis presents the validation of the mathematical model based on a set of experimental data obtained for this purpose. The theoretical and practical part of the thesis then deals with the elements that influence the airbag performance, namely actively controlled air vent. The last part of the thesis performs a practical design of the implementation of the under-fuselage airbag in the rescue system of a given aircraft in terms of size, location, activation and filling of the airbag. The proposed system is capable of attenuating the impact of the aircraft from a speed of 15 ms-1, thus reducing the application altitude by 10 %. The weight of the newly designed system is equal to 5 % of the total take-off weight. The contribution of the work lies in the combination of two fields of safety that have not been addressed in this category so far, with the distinct result of improving the safety of small aircraft equipped with a ballistic rescue system. Keywords: Záchranný systém; podtrupový airbag; všeobecné letectví; pasivní bezpečnost.; Recovery system; under fusalage airbag; General Aviation; Passive safety. Available in a digital repository NRGL Implementace prvků pasivní bezpečnosti do záchranných systémů malých letounů

Práce je řešena v kontextu neustálé snahy zvyšování bezpečnosti v osobní letecké dopravě. Práce se zaměřuje zejména na malé letectví, souhrnně označované anglickým termínem General Aviation. Cílem ...

Hájek, Tomáš; Slavík,, Svatomír; Návrat, Tomáš; Jebáček, Ivo
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Využití konvolučních neuronových sítí pro predikci finančního selhání podniků
Šebestová, Monika; Chramcov, Bronislav; Lenort, Radim; Režňáková, Mária; Dostál, Petr
2023 - Czech Dizertační práce se zabývá využitím konvolučních neuronových sítí pro predikci finančního selhání podniků. Při zpracování literární rešerše byla použita bibliometrická analýza, která umožnila lepší orientaci ve vědeckých pracích zaměřených na metody a přístupy využívané v minulosti pro predikci finančního selhání podniků. Na základě získaných poznatků byl navržen model hlubokého učení s architekturou GoogLeNet, jehož vstupy tvoří finanční a makroekonomické ukazatele podniků. Modelování bylo založeno na metodě transfer learning (přenosové učení), při které je možné doladit parametry předem vytvořených sítí a urychlit tak proces učení konvoluční neuronové sítě. Výchozí soubor finančních a makroekonomických ukazatelů byl sestaven z proměnných, které byly ve vědeckých pracích nejčastěji používány v modelech predikce selhání podniků. Pro konkrétní výběr ukazatelů, z nichž je model sestaven, byly použity vhodné statistické metody. Vzhledem k tomu, že konvoluční neuronové sítě pracují nejlépe se zpracováním obrazu, byly kvantitativní hodnoty vstupní ukazatelů graficky interpretovány a zkoumáno, který typ grafického zpracování je nejvhodnější pro predikci selhání firem. Z důvodu existence nevyváženého datového souboru byl v práci analyzován vliv metody SMOTE na přesnost predikce modelu. Metoda byla použita pro navýšení počtu vzorků minoritní třídy podniků. Při modelování predikce finančního selhání bylo navrženo a testováno několik variant modelů, které se lišily podobou vstupních dat. Bylo testováno, jakým způsobem ovlivní přesnost predikce odstranění odlehlých hodnot z datového souboru, časový okamžik, ze kterého data pocházejí nebo metoda výběru prediktorů. Na výsledném modelu byly dále doladěny parametry tak, aby byl schopen klasifikovat podniky z nových reálných dat. Z provedeného výzkumu vyplynulo, že s použitím správného typu grafického zpracování vstupních dat, techniky SMOTE a vhodným nastavením parametrů, dokáží konvoluční neuronové sítě s vysokou přesností předpovídat finanční selhání podniků. The doctoral thesis deals with the use of convolutional neural networks for predicting the financial failure of companies. A bibliometric analysis was used during the processing of the literature review, which enabled a better orientation in scientific works oriented to the methods and approaches used in the past to predict the financial failure of companies. On the basis of the obtained knowledge, a deep learning model based on the GoogLeNet architecture was proposed, with inputs consisting of financial and macroeconomic indicators of companies. The modeling was based on the transfer learning method, in which it is possible to fine-tune the parameters of the pre-established networks to accelerate the learning process of the convolutional neural network. The initial set of financial and macroeconomic indicators was compiled from the variables that were most often used in business failure prediction models in scientific papers. Appropriate statistical methods were used for the specific selection of indicators from which the model is built. Since convolutional neural networks work best with image processing, the quantitative values of the input indicators were graphically interpreted and it was investigated which type of graphical processing is most suitable for predicting the failure of companies. Due to the existence of an unbalanced data set, the effect of the SMOTE method on the accuracy of the model's prediction was analyzed in the thesis. The method was used to increase the number of samples of the minority class of firms. To model the prediction of financial default, several variants of models were proposed, which differed in the form of input data. It was tested how the removal of outliers from the data set, the point in time from which the data come or the method of predictor selection will affect the accuracy of the prediction. The parameters of the resulting model were further fine-tuned so that it was able to classify businesses from new real data. The research conducted showed that using the right type of graphical processing of input data, SMOTE technique and appropriate parameter settings, convolutional neural networks can predict the financial failure of companies with high accuracy. Keywords: finanční selhání; bankrot; predikce; finanční ukazatele; hluboké učení; modelování; konvoluční neuronové sítě; přenosové učení; SMOTE; financial default; bankruptcy; prediction; financial ratios; deep learning; modeling; convolutional neural networks; transfer learning; SMOTE Available in a digital repository NRGL Využití konvolučních neuronových sítí pro predikci finančního selhání podniků

Dizertační práce se zabývá využitím konvolučních neuronových sítí pro predikci finančního selhání podniků. Při zpracování literární rešerše byla použita bibliometrická analýza, která umožnila lepší ...

Šebestová, Monika; Chramcov, Bronislav; Lenort, Radim; Režňáková, Mária; Dostál, Petr
Vysoké učení technické v Brně, 2023

BEZSNÍMAČOVÉ ŘÍZENÍ SYNCHRONNÍHO RELUKTANČNÍHO MOTORU SE ZAMĚŘENÍM NA VYSOKOU ÚČINNOST
Mynář, Zbyněk; Talla,, Jakub; Lettl, Jiří; Václavek, Pavel
2023 - English Synchronní reluktanční motory se pro svou relativně vysokou účinnost, robustnost a nízkou cenu stávají stále populárnější alternativou velmi rozšířených asynchronních motorů. Snaha o využití výhodných vlastností bezsnímačového řízení, a dosažení co nejvyšší účinnost jejich provozu, je však komplikována jejich výraznou nelinearitou způsobenou saturací magnetického obvodu. Úvod této práce je věnován popisu matematicko-fyzikálního modelu SynRM a přehledu existujících moderních algoritmů výkonově-optimálního bezsnímačového řízení. Jádrem práce je pak představení estimátoru stavů a parameterů SynRM postaveného na novém přístupu k měření a využití fázových reluktancí. Klíčovými prvky algoritmu jsou nová metodologie měření fázových reluktancí, spínací PWM schéma jež umožňuje snížit spínací ztráty a měřit fázové reluktance od nulových otáček, a nakonec integrace těchto měření s matematickým modelem SynRM s pomocí rozšířeného Kalmánova filtru. Experimentální část práce pak diskutuje výsledky reálných měření s navrženým algoritmem a vybranými současnými algoritmy. Synchronous reluctance motors are becoming a more and more popular alternative to the AC induction machine for their relatively high power efficiency, low cost, and high robustness. Full utilization of benefits of sensorless control and high power efficiency are being complicated by non-linearities of the motor, especially magnetic saturation. The beginning of this work is dedicated to an inference of the mathematical-physical model of SynRM and an overview of existing state-of-the-art sensorless power-optimal algorithms. The core of this work is then the introduction of the SynRM state and parameter estimator, which is based on a new approach to measurement and utilization of phase reluctances. The key elements of the algorithm are a new methodology for measuring phase reluctances, a PWM switching scheme that allows to reduce switching losses and to measure phase reluctances from zero speed, and finally the integration of these measurements with the SynRM mathematical model using extended Kalman filter. The experimental part of the thesis then discusses the real measurement results obtained with the proposed algorithms and several selected state-of-the-art algorithms. Keywords: Synchronous; SynRM; Reluctance; FOC; Power optimization; MTPA; ME; EKF; Synchronní; SynRM; Reluktance; FOC; Optimalizace výkonu; MTPA; ME; EKF Available in a digital repository NRGL BEZSNÍMAČOVÉ ŘÍZENÍ SYNCHRONNÍHO RELUKTANČNÍHO MOTORU SE ZAMĚŘENÍM NA VYSOKOU ÚČINNOST

Synchronní reluktanční motory se pro svou relativně vysokou účinnost, robustnost a nízkou cenu stávají stále populárnější alternativou velmi rozšířených asynchronních motorů. Snaha o využití výhodných ...

Mynář, Zbyněk; Talla,, Jakub; Lettl, Jiří; Václavek, Pavel
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Pokročilé výpočetní metody pro zvýšení rozlišení genotypizačních metod
Nykrýnová, Markéta; Budinská, Eva; Hrabák,, Jaroslav; Škutková, Helena
2023 - English Tato disertační práce je zaměřena na vytvoření nových výpočetních metod, které zvýší diskriminačních schopnost genotypizačních metod. Hlavní důraz je kladen na odlišení blízce příbuzných bakterií, které pocházejí například z jedné nemocnice či jednoho oddělení. V první části práce jsou popsány současné typizační metody a jsou představeny nové postupy pro identifikaci genetických markerů s vysokou mírou sekvenční variability, pomocí kterých lze lépe rozlišit bakteriální populaci. Navržené metody jsou založeny na výpočtu signálů entropie a analýze nenamapovaných čtení. Druhá část práce se zabývá návrhem nových metod zpracování surových dat z nanopórového sekvenování, které lze použít pro rychlou vysoce citlivou typizaci bakterií bez nutnosti převádět proudové signály na nukleotidové sekvence. Předložená práce přispívá ke zlepšení a zpřesnění rutinně používaných typizačních metod pomocí navržených bioinformatických postupů a představuje unikátní přístup využití doposud experimentální techniky nanopórového sekvenování pro rychlou genotypizaci a analýzu bakterií. This dissertation aims at developing new computational methods to increase the discriminatory power of genotyping methods. The main focus is on distinguishing closely related bacterial strains, e.g. from the same hospital or ward. The first part of the thesis describes current typing methods and new approaches to identify genetic markers with high levels of sequence variability that contribute to distinguishing bacterial populations better. The proposed methods are based on the entropy signal calculation and analysis of unmapped reads. The second part of the thesis deals with designing new methods for raw nanopore sequencing data processing; thus, it can be used for rapid high-sensitivity bacterial typing without the need to convert current signals into nucleotide sequences. Overall, this dissertation contributes to the improvement and refinement of routine typing methods by utilizing the proposed bioinformatics approaches and presenting a unique application for experimental nanopore sequencing in rapid genotyping and bacteria analysis. Keywords: Bacterial typing; whole genome sequencing; genome assembly; MLST; mini-MLST; nanopore sequencing; genomic signal processing.; Typizace bakterií; celogenomové sekvenování; sestavování genomů; MLST; mini-MLST; nanopórové sekvenování; zpracování genomických signálů. Available in a digital repository NRGL Pokročilé výpočetní metody pro zvýšení rozlišení genotypizačních metod

Tato disertační práce je zaměřena na vytvoření nových výpočetních metod, které zvýší diskriminačních schopnost genotypizačních metod. Hlavní důraz je kladen na odlišení blízce příbuzných bakterií, ...

Nykrýnová, Markéta; Budinská, Eva; Hrabák,, Jaroslav; Škutková, Helena
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami
Strouhal, Jiří; Turek, Vojtěch; Hájek, Jiří; Jegla, Zdeněk
2023 - Czech Modelování partikulárního zanášení na bázi Výpočtové dynamiky tekutin umožňuje identifikovat výskyt problematických nánosů a najít vhodné úpravy podmínek a zařízení. Práce se zabývá transportem a ulpíváním tuhých částic. Velikosti částic se pohybují od jednotek po desítky m. Simulované podmínky odpovídají zanášení tuhých částic se zanedbatelným podílem kapalné fáze, kdy ulpívání probíhá na základě ztrát energie při dopadu částice, gravitaci, adhezi, deformaci nánosu a dynamickému tření. Práce je soustředěna na výběr vhodného modelu ulpívání tuhých částic, se zaměřením na modely kritické rychlosti, které vedle lokálních podmínek, vlastností částic a stěny zahrnují i vliv dopadové rychlosti. Byly provedeny citlivostní studie pro posouzení vlivu parametrů modelu a zahrnutí některých dílčích jevů. Simulace byly provedeny na případu experimentálního zařízení pro spalování tuhých paliv a obdržené výsledky porovnány s pozorovanými nánosy. Modelling of particulate fouling based on Computational Fluid Dynamics enables to detect a risk of deposit development and to propose improvements in operating conditions and equipment design. The work focuses on the transport and sticking of solid particles. The size of the particles lies in the range from several up to dozens of m. The conditions correspond to the deposition of particles with a negligible liquid fraction and the deposition occurs due to particle deformation, gravity, adhesion, wall surface roughness, deposit deformation and dynamic friction. An emphasis is put on the selection of a suitable sticking model from the group of critical velocity models, which aside from the local conditions and the particle properties account for the impaction velocity. Sensitivity studies on the model settings were conducted to assess the significance of the model parameters and the included phenomena. The simulations were conducted on the case of an experimental facility for solid fuels combustion. Obtained results were compared to observed deposits. Keywords: partikulární zanášení; výpočtová dynamika tekutin; modely kritické rychlosti; tuhá paliva; mikronové částice; particulate fouling; Computational Fluid Dynamics; critical velocity models; solid fuels; micron particles Available in a digital repository NRGL Modelování zanášení procesních a energetických zařízení tuhými znečišťujícími látkami

Modelování partikulárního zanášení na bázi Výpočtové dynamiky tekutin umožňuje identifikovat výskyt problematických nánosů a najít vhodné úpravy podmínek a zařízení. Práce se zabývá transportem a ...

Strouhal, Jiří; Turek, Vojtěch; Hájek, Jiří; Jegla, Zdeněk
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Computational study of the impact of disorders in excitation propagation on left ventricular contraction
Vaverka, Jiří; Rohan,, Eduard; Horný, Lukáš; Burša, Jiří
2023 - English Tato disertační práce se zabývá výpočtovým modelováním kontrakce levé srdeční komory pomocí metody konečných prvků. Primárním cílem práce je vyhodnotit vliv blokády levého Tawarova raménka na ejekční frakci komory. Dále je vyšetřován dopad blokády na pohyby komory během srdečního cyklu, na lokální hodnoty přetvoření a na rozložení napětí ve stěně. Průběh elektrické aktivace jak zdravé komory, tak i komory s blokádou je modelován pomocí monodoménové rovnice svázané s pseudo-modelem buněčné membrány, který byl navržen za účelem snížení výpočetní náročnosti monodoménové rovnice. Rychlost šíření vzruchu v myokardu je uvažována ortotropní. Vypočítané časové průběhy elektrické aktivace ukazují, že blokáda levého Tawarova raménka prodlužuje dobu depolarizace komory o 50 %, což je v souladu s udávanými délkami trvání QRS komplexu na EKG u zdravých jedinců a u pacientů s blokádou. Průběhy elektrické aktivace jsou následně využity v simulacích kontrakce komory pro předepsání počátku kontrakce jednotlivých prvků sítě. Pasivní mechanická odezva myokardu je v těchto simulacích popsána pomocí ortotropního hyperelastického modelu. Aktivní napětí vyvolané svalovou kontrakcí je do modelu zahrnuto prostřednictvím časově závislého tenzoru aktivního přetvoření. Do počáteční konfigurace modelu, reprezentující stav komory na konci diastoly, je před zahájením kontrakce zahrnuto předpětí odpovídající end-diastolickému tlaku v komoře. Časový průběh komorového tlaku během ejekční fáze je modelován pomocí dvouparametrického modelu Windkessel. Výsledky simulací ukazují, že blokáda levého Tawarova raménka nesnižuje významně čerpací schopnost komory. Predikovaný pokles ejekční frakce v důsledku blokády činí pouze 2,3 %, což je v souladu s některými publikovanými klinickými výsledky. Vypočítané časové průběhy posuvů a přetvoření ve vybraných místech modelu taktéž vykazují některé charakteristiky popisované klinickými nebo experimentálními studiemi. V oblasti mezikomorového septa byly pozorovány výrazně vyšší hodnoty napětí než v ostatních částech komory; tyto výsledky však bude nutné ověřit dalšími výpočty, neboť v současném modelu není septum zatíženo silovými účinky vyvolanými kontrakcí pravé komory. This doctoral thesis deals with computational modeling of contraction of human left ventricle using finite element method. The primary goal is to determine the impact of the left bundle branch block on ventricular ejection fraction. Additionally, changes in ventricular motions, strains and stress distribution, resulting from the block, are also investigated. Electrical activation of left ventricle under healthy conditions and during the branch block is modeled by the monodomain equation coupled with an artificial ionic model designed to reduce the computational demands of the monodomain equation. Conduction velocity in myocardium is considered orthotropic. Calculated activation maps show that the left bundle branch block prolongs electrical activation by 50 % which agrees with clinically observed prolongation of the QRS complex on ECG. The activation maps are subsequently used in the simulations of ventricular mechanics to distribute the beginning of contraction throughout the finite-element mesh. Passive mechanical behavior of myocardium is described by an orthotropic hyperelastic model. Active stresses, induced by muscle contraction, are incorporated by means of the time-dependent active strain tensor. Contraction starts from a prestressed reference configuration representing the end-diastolic state of the ventricle. Pressure development during ejection phase is controlled by two-parametric Windkessel model. Results indicate that the left bundle branch block does not substantially reduce the pumping efficiency of the ventricle; ejection fraction in the diseased state decreased by only 2.3 % relative to the healthy conditions which agrees with some of the previously published clinical studies. Changes in displacements and strains, predicted by the model, correspond with clinical and experimental observations. Stress analyses revealed unexpectedly high stresses in the interventricular septum; further analyses with modified boundary conditions have been suggested in order to better assess these result. Keywords: heart; left ventricle; finite element method; conduction system; left bundle branch; monodomain equation; hyperelasticity; srdce; levá komora; metoda konečných prvků; převodní systém; levé Tawarovo raménko; monodoménová rovnice; hyperelasticita Available in a digital repository NRGL Computational study of the impact of disorders in excitation propagation on left ventricular contraction

Tato disertační práce se zabývá výpočtovým modelováním kontrakce levé srdeční komory pomocí metody konečných prvků. Primárním cílem práce je vyhodnotit vliv blokády levého Tawarova raménka na ejekční ...

Vaverka, Jiří; Rohan,, Eduard; Horný, Lukáš; Burša, Jiří
Vysoké učení technické v Brně, 2023

Interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou
Šedivý, Dominik; Drábková, Sylva; Šidlof,, Petr; Fialová, Simona
2023 - Czech Disertační práce se zabývá interakcí nenewtonské kapaliny s pružnou stěnou. K této interakci dochází nepřetržitě v každém lidském těle, protože krev je nenewtonská kapalina a cévy obecně patří do kategorie pružných materiálů. Primárním cílem práce bylo stanovit vliv použití nenewtonské kapaliny místo newtonské na charakter proudění krve. V rámci této práce byl kladen důraz na oblast největších rychlostí a deformací. Touto oblastí je aorta. Praktická část práce se dělí na dva celky. Prvním oddílem jsou experimentální měření a ve druhé části jsou provedeny výpočtové simulace. K experimentálnímu měření byla navržena a sestrojena měřící trať. Měření byla provedena s newtonskou i nenewtonskou kapalinou a to pro dva typy potrubí. Jedno bylo nedeformující se v závislosti na tlaku (skleněné) a druhé v závislosti na velikosti tlaku v kapalině měnilo svůj průřez (silikonové). Hlavním výstupem měření byly rychlostní profily (získány pomocí PIV), velikosti deformací poddajné trubice a tlakové průběhy na okrajích studované oblasti. Data z experimentu rovněž sloužila jako vstupní podmínky pro simulace, které byly provedeny v software od firmy ANSYS. Pro numerické řešení proudění v tuhém potrubí se použilo výpočtových simulací proudění a v případě poddajného potrubí bylo potřeba celou problematiku řešit jako interakci tělesa s kapalinou. Toho se docílilo pomocí svázání strukturálního a CFD řešiče. Pomocí simulací byly stanoveny veličiny, které by bylo velmi obtížné získat experimentálně. Na základě výsledků byl vytvořený jednoduchý matematický model dané problematiky. The doctoral thesis deals with an interaction between non-newtonian fluid and flexible wall. This interaction occurs continuously in all human bodies since a blood is a non-newtonian fluid and blood vessels belong to hyperelastic materials. The main aim of the thesis was to study and evaluate the impact of non-newtonian fluid on the flow. The aorta is blood vessel with the highest deformations and flowrates and it was studied in this work. The practical section of thesis is divided into two parts. Experimental measurements are contained in the first part and numerical simulations are in the second part. A new testing device was designed and built. Measurements were done for both types of fluid (newtonian and non-newtonian) and with two types of tubes. One of them was made from glass and was considered as rigid. The second one was pliable and it was made from silicon. Measurement outputs were velocity profiles (measured by PIV), pliable tube deformations and absolute pressures at the inlet and the outlet of the tubes. Simulations were based on experimental data and were performed in software ANSYS. The simulation of the flow in the pipe with rigid wall was calculated with computational fluid dynamic. Fluid-structure interaction was applied in case of pliable tube, therefor structural solver was coupled with CFD solver. Simulations were used for evaluation of physical quantitie which were not possible to measure. Simple mathematical model was created based on the results. Keywords: interakce tělesa s tekutinou; nenewtonská kapalina; hyperelastický materiál; fluid-structure interaction; non-newtonian fluid; hyperelastic material Available in a digital repository NRGL Interakce nenewtonovské kapaliny s pružnou stěnou

Disertační práce se zabývá interakcí nenewtonské kapaliny s pružnou stěnou. K této interakci dochází nepřetržitě v každém lidském těle, protože krev je nenewtonská kapalina a cévy obecně patří do ...

Šedivý, Dominik; Drábková, Sylva; Šidlof,, Petr; Fialová, Simona
Vysoké učení technické v Brně, 2023