Věda do praxe: Testování konstrukcí v klimatickém větrném tunelu

Centrum Telč (CET), které je součástí Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR (ÚTAM), se specializuje na výzkum a testování materiálů, technologií a konstrukcí, a to i těch historických. Pochlubit se může především vědeckými výsledky, které získaly mezinárodní ohlas. To ale není zdaleka všechno. Zdejší výzkumníci a výzkumnice intenzivně spolupracují i s průmyslem a využívají laboratoře centra pro řadu úloh ze stavebnictví.

K laboratorní tvorbě větru a ke zkoumání proudění a zatížení staveb se využívají aerodynamické tunely s relativně nízkými rychlostmi. Jsou určeny pro stavebnictví s primárním experimentálním požadavkem, aby byla zachována důležitá podobnostní kritéria, včetně mezní vrstvy atmosféry a jiných důležitých vlastností proudu. Poskytuje možnost tyto jevy ověřovat laboratorně, což nejen přináší výzkumníkům řadu zajímavých vědeckých úloh, ale zároveň poskytuje prostor pro značné úspory v praxi, anebo tam, kde není možné účinky větru zkoumat na místě budoucí stavby.

Jeden takový tunel s kompletním vybavením pro klimatické a aerodynamické zkoušky lze najít i v rámci Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR. Nese název významného českého fyzika Vincenta Strouhala. Jedná se o uzavřený okruh v jednom z pavilónů CET s řízenou rychlostí větru a teplotních podmínek pro modelování synergického působení povětrnostních vlivů na historické i moderní stavební konstrukce a prvky.

„Cílem je co nejlépe simulovat skutečné podmínky daného prostředí a terénu, poznat mnohdy komplikované fyzikální jevy a ve výsledku navrhnout optimální konstrukce nebo jejich úpravy pro zvýšení komfortu uživatelů, a především jejich bezpečnost,“ vysvětluje Stanislav Pospíšil, ředitel Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR.

Jako příklad podle Stanislava Pospíšila může sloužit třeba nosné mostní lano nebo pilíř, jejichž vlastnosti jsou zásadně ovlivňovány aerodynamickými charakteristikami, námrazou nebo stékajícím deštěm. „Nám se v tunelu již několikrát podařilo vytvořit realistickou námrazu a následně zkoumat, jak tato mění aerodynamické vlastnosti nosných prvků,“ dodává Stanislav Pospíšil. Klimatický tunel v Centru Telč je vybaven také dvěma měřicími komorami: V aerodynamické komoře se převážně studují statické i dynamické účinky větru na modelech konstrukcí, budov a zástavby s okolní krajinou nebo na konstrukčních prvcích ve skutečné velikosti. V klimatické části jsou pak prováděny experimenty reprezentující kombinaci účinků větru s jinými povětrnostními faktory.

Tato nastavení umožňují doslova „si hrát“ s podmínkami, jak je potřebné pro danou úlohu. Výsledkem je výzkum, na jehož základě se dají určit okolnosti, za jakých může dojít k problémům materiálu. Nedílnou součástí vybavení tunelu jsou také nástroje k analýze proudění vzduchu, systém sběru dat, měření tlaků na površích konstrukcí a modelů, přesné termometrii a mnoho dalších přístrojů. K dispozici jsou i dílny pro výrobu modelů.

Centrum není jen klimatický tunel, obsahuje i další laboratoře s bohatou instrumentací a měřicími a simulačními nástroji vyvinutými přímo v ÚTAM. Jednou z nich je radioskopická laboratoř, která využívá patentovanou techniku ke zkoumání materiálů a historických artefaktů, založenou na pokročilé kombinaci zdrojů rentgenového zařízení a velkoplošných detektorů s vysokým rozlišením.

Spolupráce s průmyslem funguje

CET je vybaveno speciálně navrženou infrastrukturou, která umožňuje plně využít unikátní expertní činnost badatelů a podpořit tak přenos měřicích metod, simulací a výpočtů do praxe. V laboratořích jsou k dispozici špičkoví odborníci, kteří standardně poskytují služby od prvotní analýzy problému, přes komplexní návrh řešení a jeho experimentální ověření až k srozumitelné interpretaci výsledků pro zadavatele.

Zdejší vědci a vědkyně mají dnes již bohaté zkušenosti se spoluprací s průmyslem. Uvést lze například zkoušky podle zadání od firem z automobilového průmyslu, zkoušky zatížení větrných turbín, mostních nosných lan a mostních profilů železničních mostů, listů a modelů větrných elektráren. Pod drobnohledem architektů a pracovníků památkové péče probíhaly i zkoušky architektonických úprav na historických objektech. Zajímavostí byl i vývoj generátoru sněhu pro ověřování složitých výpočtů proudění vícefázových médií nebo vývoj systému laboratorní produkce deště, který nalézá uplatnění při klimatických zkouškách. „Jde především o měření a simulace působení větrem hnaného deště na objekty se složitou geometrií nebo o studium tvorby námrazy a jejího vlivu na aerodynamiku objektů nebo stavebních detailů,“ dodává Stanislav Pospíšil.

Více informací naleznete v databázi Portálu transferu AV ČR nebo zde.

 

Zdroj: Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR

---

Tento článek vyšel v rámci seriálu Věda do praxe vznikajícího ve spolupráci s Centrem transferu technologií AV ČR a spolkem Transfera.cz, který je partnerem rubriky Transfer a spolupráce portálu Vědavýzkum.cz. Transfera.cz je jednotná funkční platforma hájící zájmy transferové komunity v ČR s cílem pracovat na posílení činností v oblasti transferu technologií a jejich rozvoji.

Transfer technologií je zjednodušeně přenos myšlenky, poznatku či vynálezu do praxe. Jde o dlouhou cestu, během které je nutné zajistit dostatečné financování, právní ochranu i správné komerční nasměrování původního nápadu. Bez profesionálního transferu technologií se komerčního úspěchu prakticky žádný vynález nedočká. I tak v praxi v Česku uspěje přibližně každý desátý projekt. Ročně zajišťuje transfer technologií české vědě prostředky v řádech miliard korun.

CETTAV (Centrum transferu technologií AV ČR) je specializované oddělení Střediska společných činností AV ČR. Poskytuje konzultace a služby všem pracovištím AV ČR v oblasti uplatňování výsledků výzkumu v praxi. Pomáhá vědeckým týmům s konkrétními případy komercializace výsledků, analýzou potenciálu praktického uplatnění, strategií ochrany duševního vlastnictví i smluvním zajištěním spoluprací s aplikačním sektorem. CETTAV vytvořil a stará se o obsah Portálu transferu AV ČR.