Nová výpočetní metoda efektivně řeší problémy proudění s volnou hladinou

Cenu Wernera von Siemense za první místo v kategorii Nejlepší diplomová práce získal Ing. Tomáš Halada z Fakulty strojní Českého vysokého učení technického v Praze za práci s názvem Vliv okrajových podmínek v metodě SPH.

Okrajové podmínky v bezsíťové částicové metodě Smoothed Particle Hydrodynamcis (SPH), která se uplatňuje například při simulacích problémů proudění s volnou hladinou, jsou jedním z nejdůležitějších a stále otevřených problémů této metody. Oč vlastně v SPH metodě jde? Tato metoda popisuje tekutinu pomocí částic, které si lze představit jako jednotlivé kapičky, a umožňuje simulovat jevy jako příboj, proudění vody přes jez či rozstřik maziva v průmyslových zařízeních. Pohyb částic je určen rovnicemi, které popisují chování tekutiny. Okrajové podmínky nám poté říkají, jak se částice chovají na okrajích námi řešeného problému, tj. na stěnách, vtocích a výtocích. To jsou místa, kde většinou vznikají problémy. Právě na tato problémová místa se ve své diplomové práci zaměřil Tomáš Halada.

Práce Tomáše Halady, která byla publikována i v impaktovaném časopise, získala vedle Ceny W. von Siemense i další ocenění. Na mezinárodní konferenci ESCO 2022 byla vybrána jako nejlepší studentská práce, a to v kategorii doktorandů, byť se jedná o práci diplomovou. Na prvním místě se umístila také v Rektorysově soutěži, zaměřující se na aplikovanou matematiku.

Tomáš Halada výsledky své diplomové práce dále rozvíjí, a to i díky spolupráci s Centrem hydraulického výzkumu, v jejímž rámci se snaží optimalizovat geometrii kanálů čerpacích stanic s ohledem na výšku hladin, a ušetřit tak výkon čerpadel. Tyto čerpací stanice jsou v současnosti budovány jako součásti závlahových systémů například v Egyptě.

Po všech stránkách výjimečná práce

Práce Tomáše Halady je podle jeho školitele doc. Ing. Luďka Beneše, Ph.D., výjimečná v několika ohledech. „V první řadě je to volba tématu, protože SPH metody nejsou součástí výuky. Tomáš si proto musel nejprve rozšířit znalosti matematiky výrazně nad úroveň běžného inženýrského studia a dále nastudovat velké množství vysoce odborné literatury. Odborná úroveň a náročnost práce proto značně převyšují nároky kladené na diplomovou práci a blíží se spíše disertaci,“ říká Luděk Beneš.

Práce navíc vyniká i literární úrovní. „Je výborně napsaná, logicky, pedagogicky, může sloužit jako úvodní kurz do SPH,“ pokračuje Luděk Beneš a vyzdvihuje i lidské kvality svého studenta: „Když máte chytrého a pracovitého studenta, je to super. Ale když máte studenta, který ještě hraje v kapele, pomáhá s vedením ostatních, jezdí na kole tak, že se účastní akademického mistrovství republiky, a navíc je s ním zábava, je to bomba.“

 Úcta ke kolegům

Když má Tomáš Halada jmenovat nějaké vzory, je poněkud v rozpacích. „Neřekl bych, že mám nějaké životní vzory. A vědecké? Velmi si vážím některých svých kolegů z katedry matematiky na naší fakultě a kolegů z katedry matematiky FJFI. Obdivuji jejich přístup, profesní i lidský, dovednosti, práci... A rád bych také zmínil prof. Kulhánka a skupinu teoretické fyziky z MFF UK, jejichž přednášky mě přivedly k zájmu o matematiku a fyziku,“ říká.

Pokud má zmínit někoho z neakademického prostředí, jmenuje programátora Georgeho Hotze. „Líbí se mi jeho realistický a čistý přístup k práci a způsob jeho úvah při řešení problémů,“ pokračuje Tomáš Halada.

Tím, co studuje, tedy matematiku, fyziku, techniku a programování, vyplňuje z velké části i svůj volný čas. Zbývá mu jej ale dostatek i na sport, zejména na silniční cyklistiku, kterou provozuje na rekreační až amatérské úrovni, i na další vytrvalostní sporty. Blízko má však i k uměleckým disciplínám. „Hraji na klavír a baskytaru a příležitostně také koncertuji,“ uzavírá Tomáš Halada.