Ústav termomechaniky Akademie věd České republiky, v. v. i.

Mezi 54 pracovišti Akademie věd České republiky nalezneme v sekci aplikované fyziky Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i. Vznikl v roce 1953 jako malá Laboratoř strojnická ČSAV, která byla v roce 1955 přejmenována na Ústav pro výzkum strojů ČSAV. Teprve od roku 1962 nese současný název Ústav termomechaniky AV ČR, od 1. ledna 2007 se statutem veřejné výzkumné instituce.

Předmětem hlavní činnosti Ústavu termomechaniky AV ČR, v. v. i., kodifikovaným Zřizovací listinou, je vědecký výzkum v oblastech technické fyziky.

Výzkum se v ústavu profiloval během padesáti pěti let jeho historie až k současnému zaměření výzkumných problémů, které se týkají převážně dynamiky tekutin, termodynamiky a mechaniky těles a konstrukcí, dynamiky mechanických systémů, mechaniky deformovatelných těles, diagnostiky materiálů a řešení interdisciplinárních problémů, zejména interakcí tekutin s tuhými tělesy, dále aerodynamiky životního prostředí, biomechaniky a mechatroniky, výzkumu v oblasti silnoproudých elektromechanických systémů se zaměřením na elektrické stroje, přístroje a jiná zařízení z hlediska jejich fyzikálních parametrů, dynamiky, řízení a pracovních médií.

Co si pod tímto holým výčtem lze představit? Na prvém místě je nutno uvést obory tradiční. Ty studují zákonitosti pohybu tekutin, jejich energetické bilance, a to jak z hlediska nového poznání, tak i aplikací zejména do moderního strojírenství. Turbulence, včetně teorie chaosu jakožto „posledního nedořešeného problému klasické fyziky“, je toho příkladem. V oblasti pevné fáze, která je vědci s oblibou označována jako mechanika solidní, je výzkum zaměřen na vyšetřování zákonitostí kmitání složitých nelineárních systémů, např. nejrůznějších strojních zařízení a soustav s rázy; dále na získávání poznatků o šíření napěťových vln v tělesech při náhlém nárazu s ohledem na jejich reálné materiálové vlastnosti.

V oblasti elektrotechniky se pěstuje teoretický a experimentální výzkum perspektivních způsobů konverze elektrické energie při užití obnovitelných zdrojů pro moderní pohonné, generátorické, přístrojové a jiné technologické celky.

Rozvoj oboru generuje i nové, netradiční směry. Na základě původně spíše náhodných kontaktů s medicínskou komunitou vzniká obor, který lze označit jako biomechanika člověka. Studuje např. přenos hmoty a energie v živých tkáních, transformaci energie v srdečním svalu, podmínky pro činnost umělého srdce nebo vyšetřování maziv pro umělé klouby včetně problémů kyčelních endoprotéz.

Problémy znečištění ovzduší spojené s průmyslovými haváriemi či teroristickými ataky daly podnět ke vzniku nového oboru označovaného aerodynamika životního prostředí. Obor studuje metodami matematického a fyzikálního modelování procesy spojené s prouděním v atmosféře.

Vysoce perspektivní obor, který je často označován jako materiálové inženýrství, je rozvíjen v Laboratoři ultrazvukových metod. Jsou zde prováděny kvantifikace materiálových charakteristik na základě řešení inverzních problémů a s tím souvisejících matematických modelů materiálových vlastností. V návaznosti na současný bouřlivý vývoj nových materiálů začala laboratoř studovat fyzikální vazby související s fázovými transformacemi. Také vyvíjí metody pro vyšetřování mechanických vlastností materiálů na submikro- až nanoúrovni povrchu a zabývá se funkčními tenkými vrstvami, například pro biorozhraní a diagnostiku jejich integrity.

Z dalších nových badatelských oblastí je možné jmenovat i takové obory, jako je mikrofluidika, která řeší metody pro řízení toku a přestupu tepla a hmoty ve fluidních částech mikroelektromechanických systémů, či vibrodiagnostiku, která studuje interakce tekutin s konstrukcemi, např. biomechaniku hlasu člověka.

V současnosti je výzkumná část ústavu tvořena osmi výzkumnými odděleními, která pracují v hlavní budově ústavu, již naleznete v areálu pracovišť AV ČR na Mazance, a čtyřmi detašovanými pracovišti. V Plzni je Centrum diagnostiky materiálů, zaměřené na problémy související s průmyslem v regionu. V Brně pracuje Centrum mechatroniky jako součást společného pracoviště ústavu a Fakulty strojní VUT Brno, v Praze Centrum energetiky jako součást společného pracoviště ústavu a Fakulty strojní ČVUT v Praze a v Ostravě Centrum inteligentních systémů a struktur jako společné pracoviště ústavu a VŠB-TU Ostrava. Posláním těchto společných pracovišť s vysokými školami je vytvářet společné týmy pro řešení náročných výzkumných úkolů a získat studenty a mladé absolventy pro vědeckou práci.

Neoddělitelnou součástí Ústavu je podpůrné pracoviště v Novém Kníně s Aerodynamickou laboratoří a Laboratoří modelování fyzikálních a chemických procesů v atmosféře. Laboratoř byla dána do provozu v roce 1959 pro výzkum lopatkových mříží parních turbín. Součástí laboratoře byl i vysokorychlostní aerodynamický tunel, nyní již pro výzkum v oblasti vysokorychlostní aerodynamiky, a to do rychlostí s Machovým číslem 2. Novou součástí laboratoře jsou i tunely další, včetně tunelu ekologického pro výzkum procesů v atmosféře.

Výzkumná činnost ústavu je prováděna v rámci výzkumných záměrů a řešení grantových projektů, podporovaných grantovými agenturami GA ČR a GA AV ČR a jednotlivými ministerstvy a také hlavními grantovými projekty současné vědy: Rámcovými programy EU, COST, TANDEM, Copernicus, Leonardo, výzkumy NATO a dalšími.

Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i., pořádá vědecké konference, vydává časopisy a sborníky. Mezinárodní spolupráci realizuje i členstvím v EUROMECH Society, IACM (International Association for Computation), ERCOFTAC (European Community on Flow, Turbulence and Combusion), IFToMM (The International Federation for The Promotion of Mechanism and Machine Science) a IAPWS (The International Association for the Properties of Water and Steam) a dalších organizacích.