![]() ![]() |
2.1. Creep kovových materiálů za podmínek konstantní struktury K.MiličkaDosavadní metody badatelského výzkumu fyzikální podstaty mechanizmů vysokoteplotního tečení (creepu) kovových materiálů vyčerpaly své možnosti. V Ústavu fyziky materiálů AV ČR byla formulována a teoreticky zdůvodněna nekonvenční technika creepu při konstantní struktuře. Technika umožňuje významně rozšířit poznatky o tepelně aktivovaných mechanizmech deformace určujících žárupevnost kovových materiálů různých strukturních typů a její výsledky jsou aplikovatelné při efektivním vývoji žárupevných slitin. Výhody techniky byly dokumentovány její aplikací při výzkumu creepu řady kovů a slitin, zejména pak slitiny uspořádané Cu50%Zn, která je modelovou slitinou technicky významné skupiny intermetalik, na nichž je založen vývoj moderních žárupevných slitin pro použití při velmi vysokých teplotách.
|
![]() ![]() |
2.2. Magnetismus a stabilita tenkých epitaxních vrstev chrómu na substrátu Fe(001) I. TurekPomocí kvantově-mechanických výpočtů elektronové struktury byly studovány vzájemné souvislosti mezi magnetickými a strukturními vlastnostmi velmi tenkých chrómových filmů (s tloušťkami 1 až 6 monovrstev) na polonekonečném substrátu Fe(001). Na základě analýzy celkových energií kvalitativně odlišných spinových konfigurací bylo zjištěno, že v důsledku interdifúze na rozhraní Cr/Fe dochází ke změně znaménka magnetické výměnné vazby mezi antiferomagnetickým chrómovým filmem a feromagnetickým železným substrátem. Získané výsledky představují teoretickou podporu pro interpretaci nedávných experimentů na systému Fe/Cr/Fe(001), který je základem moderních magnetorezistivních senzorů. Vypočtené celkové energie navíc velice dobře reprodukují experimentálně zjištěné tendence k meziatomární výměně: filmy s tloušťkou 1 monovrstvy chrómu vykazují výraznou tendenci k interdifúzi a k tvorbě dvoudimenzionální povrchové slitiny Cr-Fe, zatímco filmy s tloušťkou 2 monovrstev jsou vůči interdifúzi prakticky stabilní. Srovnání energií systému v magnetickém a (hypotetickém) nemagnetickém stavu vede k závěru, že tyto tendence jsou přímým důsledkem existence magnetických momentů a jejich konkrétního uspořádání.
|
![]() ![]() |
2.3. Mikrostruktura slitin Ti-V-C J. BuršíkByly získány původní výsledky o vlastnostech titan vanadových slitin s vysokým obsahem uhlíku. Studium těchto slitin má velký význam pro pochopení chování moderních materiálů, ve kterých hrají sloučeniny těchto prvků významnou roli jako elementy určující jejich fyzikální i mechanické vlastnosti. Ukázalo se, že výchozí nízkouhlíková fáze Ti-V, označovaná jako ![]() ![]() ![]()
|
![]() ![]() |
2.4. Kapalinou stabilizované plazmatrony M. Hrabovský, V. Kopecký, M. Konrád, V. Sember, J. Jeništa, P. KotalíkV ústavu jsou jako na jediném pracovišti ve světě vyvíjeny a studovány plazmatrony využívající pro vytvoření proudu termického plazmatu obloukový výboj stabilizovaný vírem kapaliny. V těchto unikátních zařízeních se dosahuje extrémně vysokých teplot 30 tis. stupňů, rychlostí až 7 km/sec a výrazně vyšší účinnosti při plazmovém stříkání než u běžně užívaných plynových plazmatronů. Byla vytvořena teorie procesů v těchto generátorech včetně modelů zahrnujících procesy v oblouku i v generovaném proudu plazmatu. Výsledky těchto studií umožnily navrhnout a následně pokusně potvrdit možnost zvýšit účinnost plazmatronu a výstupní rychlosti plazmatu přidáním malého množství ethylalkoholu do stabilizační kapaliny. Na základě kombinace modelových výpočtů s experimenty byla nalezena konfigurace výstupní trysky vedoucí k dalšímu zvýšení rychlosti plazmatu, čehož bylo využito k návrhu nového typu plazmatronu s optimalizovanou výbojovou komorou a novým typem elektrod.
|
![]() ![]() |
2.5. Anomální interakce dolně hybridních vln s tokamakovým plazmatem L. Krlín, P. Pavlo, R. Klíma, V. PetržílkaAbsorbce dolněhybridních vln v plazmatu tokamaku se obvykle určuje užitím kvazilineární teorie. Tato analytická teorie byla odvozena perturbační metodou, a je tudíž aplikovatelná pouze pro dostatečně nízké hustoty energie vln. V současných tokamacích se k ohřevu a generaci toroidálního vlečeného proudu používají výkony, které již nemusí opravňovat použití kvasilineární teorie. V našich pracích jsme se touto otázkou podrobně zabývali a srovnávali jsme velikost absorbce vln plazmatem, plynoucí z kvazilineární teorie, s hodnotami určovanými numerickou simulací, která je založena na přímé integraci pohybových rovnic pro testovací částice. Původní popis vycházel z přibližného hamiltoniánu popisujícího pohyb částic ve vysokofrekvenčním poli v úplné třírozměrné geometrii tokamaku. Ukázalo se, že nejpodstatnější charakteristiku interakce částic s LH vlnou, tedy koeficient difúze, lze dostatečně přesně získat i pomocí podstatně jednoduššího jednorozměrného modelu uvažujícího prostorovou lokalizaci vysokofrekvenčního pole. Toto zjednodušení umožnilo provést výpočty dynamiky pro rozsáhlé soubory částic a docílit statisticky věrohodných výsledků pro široký rozsah parametrů. Důležitou skutečností je zde okolnost, že částice ztrácejí korelaci již prakticky po jediném průletu oblasti vysokofrekvenčního pole, a místo časového ustřednění lze použít ustřednění po souboru. Z uvedených numerických simulací byla odvozena mez pro použitelnost kvazilineární teorie, která se pohybuje kolem 30 kV/m, a je tedy až desetkrát nižší než hodnoty dosahované v současných experimentech. Pro tyto vysoké hodnoty intenzity elektrického pole se difúzní koeficient i charakter interakce podstatně liší od kvazilineárního popisu:
|
![]() ![]() |
2.6. Skenovací monochromátor V oddělení fyzikální elektrotechniky byl pracovníky dr. Hlínou, ing. Johánkem a J. Šlechtou, prom. fyz. navržen, vyroben a vyzkoušen typu Zeiss SPM-2, který je vybaven optoelektronickým měřicím systémem a pohonem s krokovým motorem. Snímání optických spekter je řízeno počítačem, jehož programové vybavení vyvinuté ve zmíněném oddělení umožňuje snímání spekter s dvanáctibodovým rozlišením, měření časového vývoje záření nestacionárních zdrojů na vybrané vlnové délce a záznam naměřených dat A/D kartou. Přístroj bude využíván při sledování procesu mísení proudu plazmatu s okolním prostředím v rámci studia přechodu mezi laminárními a turbulentními režimy plazmatronů. Technické řešení rovněž umožní oddělenou detekci a analýzu oscilací generovaných v pracovním médiu plazmatronu a oscilací vnášených do jádra proudu plazmatu turbulencí v hraniční vrstvě.
|
![]() ![]() |
2.7. Výsledky měření a analýzy přilnutí bílých krvinek k povrchu cév P.ŘíhaByl určen vliv rozložení selektinových a integrinových receptorů na přilnavost bílých krvinek na stěnu cév. Bílé krvinky hrají důležitou roli v imunitním systému organismu. Jako odezva na aktivaci vyvolanou obrannými mechanismy dochází u bílých krvinek ke změnám role molekulárních receptorů na jejich povrchu projevující se zvýšenou přilnavostí k povrchovým buňkám cév a generací vnitřních sil umožňující transmigraci bílých krvinek z cévního systému do tkání. Experimentální měření provedená pomocí 3-D skaningového mikroskopu ve spolupráci s laboratoří hematologie na Lékařské fakultě Univerzity Nancy I (Francie) zjistila rozložení výše uvedených receptorů do nepravidelných shluků. Tento poznatek byl analyzován z hlediska vlivu na mechanismus přilnutí krvinek. Výsledky byly následující. Pravděpodobnost přilnutí bílých krvinek byla v důsledku rozložení receptorů do shluků snížena vůči pravděpodobnosti přilnutí, kdy je klasicky předpokládané rovnoměrné rozložení. Rychlost přechodného valení krvinek po stěně je rovněž snížena. Na druhé straně je zvýšena tvorba vazeb receptorů k odpovídajícím anti-receptorům na stěně cév. Vytváření vazeb je zvýšeno vlivem zjištěných konformačních změn receptorů a také vytvářením vícevalentních vazeb mezi receptory a anti-receptory. K určení podmínek valení krvinek po stěně cévy a následnému pevnému přilnutí byly analyzovány molekulové síly ve vazebním komplexu receptor a anti-receptor. Dále byla určena změna volné energie při aktivaci receptorů a vytváření vázacích komplexů. Navržený model mechanismu přilnutí specifikuje všechny nutné kroky fyziologického přilnutí bílých krvinek. Porucha kroků tohoto mechanismu vede k patologickým odchylkám, které narušují imunitní systém. Model umožňuje specifikovat patologické odchylky a jejich podstatu z hlediska molekulárního i mechaniky molekulárních vazeb.
|
![]() ![]() |
2.8. Využití vznášené vrstvy zrnitého materiálu při úpravě povrchové vody S.MutlV rámci laboratorních, modelových a provozních měření byly stanoveny základní podmínky pro využití vznášené vrstvy zrnitého materiálu jako technologického prvku při chemické úpravě vody s jednostupňovou separací suspenze pískovými rychlofiltry. Pro využití vrstvy jako míchacího prvku zajišťujícího tvorbu vločkovité suspenze byly jako nejdůležitější parametry vyhodnoceny : vzestupná rychlost vody ve vrstvě, určující velikost gradientu rychlosti podmiňujícího četnost kontaktů agregujících částic, a počáteční výška vrstvy, vymezující dobu působení gradientu na agregující částice. Bylo prokázáno, že vlastnosti agregátů tvořených při vysokých gradientech umožňují v provozních podmínkách zkrácení filtračních cyklů a zvýšení kapacity filtrů. Pro využití fluidní vrstvy pro přímou separaci příměsí byly jako nejdůležitější vyhodnoceny: rychlost reakcí vedoucích ke tvorbě zárodků vločkovitých částic separovatelných přímo na povrchu částic tvořících náplň fluidní vrstvy a velikost gradientu rychlosti působícího na částice při jejich zachycování i na částice zachycené. Bylo prokázáno, že za optimalizovaných podmínek je až 60% příměsí odstranitelných ve formě bezvodého obalu zrn náplně. Důsledkem je snížení množství vodnatých kalů, při čemž obalová vrstva může být využita jako průmyslová surovina.
|
![]() ![]() |
2.9. Robustní protonová in vivo NMR spektroskopie lidského mozku Zenon Starčuk, Zenon Starčuk jr., Jaroslav HorkýMezi metodami nukleární magnetické rezonance (NMR) je protonová prostorově lokalizovaná in vivo NMR spektroskopie metodou s doposud ne plně využívaným potenciálem při diagnostice řady závažných onemocnění mozku. Mezi základní předpoklady klinické aplikace patří kvalita spekter, spolehlivá prostorová lokalizace, malý ohřev měřených tkání a robustnost metody. K dosažení těchto cílů byla navázána spolupráce se dvěma vídeňskými pracovišti (Inst. für Medizinische Physik, Univ. Wien, a Universitätsklinik für Innere Medizin III, AKH der Stadt Wien). Na základě simulačních studií byla vyvinuta a na celotělovém 3 T spektrotomografu experimentálně ověřena robustní metoda typu STEAM necitlivá na homogenitu excitačního pole a tudíž vhodná k použití s povrchovými radiofrekvenčními (RF) cívkami, zlepšujícími citlivost měření a snižujícími nároky na budicí výkon. S využitím RF pulsů vyvinutých v ÚPT bylo dosaženo spolehlivé lokalizace spekter s minimální kontaminací měřených spekter signály z okolí sledované oblasti. K potlačení kontaminujících signálů významně přispívá i optimalizované schéma pro potlačení silného signálu vody založené na použití adiabatických pulsů, zajišťujících amplitudově necitlivou excitaci. Výborné potlačení nežádoucích signálů činí tuto metodu použitelnou i s ultrakrátkými echo-časy, které minimalizují efekty spin-spinové relaxace i artefakty plynoucí ze skalární interakce a tím zlepšují interpretovatelnost získaných spekter. Současně činí pozorovatelnými potenciálně využitelné signály makromolekulárních složek s krákými spin-spinovými relaxačními časy. Díky vhodné volbě adiabatických pulsů metoda nevede k ohřevu tkáně přesahujícímu povolené meze.
|
![]() ![]() |
2.10. Polovodičový laser jako etalon vlnové délky Josef Lazar, Ondřej Číp, Petr JedličkaV současné době je jednotka délky definována prostřednictvím rychlosti světla ve vakuu a praktickou realizací etalonu délky je vysoce stabilní laser. Cílem našeho projektu bylo realizovat etalon optického kmitočtu na bázi polovodičového laseru, jenž předčí dosavadní metrologické laserové systémy výkonem, kompaktními rozměry a především širokou přeladitelností - pokrytím širokého spektra vlnových délek ve viditelné oblasti. Byl navržen a realizován laserový systém na bázi polovodičového laseru s opticky selektivním externím rezonátorem. Toto uspořádání umožňuje využít levnou a miniaturní laserovou diodu i pro náročné aplikace vyžadující úzkou spektrální čáru a jednofrekvenční provoz. Laser byl stabilizován prostřednictvím detekce hyperjemných absorpčních spektrálních čar v parách molekulárního jodu. Vyvinutý laserový systém se zúčastnil v roce 1999 prvního mezinárodního srovnávání polovodičových laserů ICLAD '99 pod patronací Mezinárodního úřadu pro míry a váhy - Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) v Sevres u Paříže, nadnárodní metrologické organizace dohlížející na primární etalonáž základních fyzikálních veličin. Měření dlouhodobé stability a reprodukovatelnosti prokázala u našeho systému srovnatelné parametry s ostatními účastnickými světovými laboratořemi a na úrovni dosavadního primárního etalonu délky na bázi helium-neonového laseru. Během srovnávacích měření bylo s naším systémem dosaženo dlouhodobé stability v řádu 10-12 pro integrační dobu 100 s. Náš tým se takto zařadil mezi 6 předních světových metrologických laboratoří, které pracují na vývoji nových typů normálů optických kmitočtů a délek. Hlavním cílem srovnávacích měření ICLAD '99 bylo prokázat význam polovodičových laserů v základní metrologii, na základě zhodnocení parametrů zúčastněných systémů určit směry dalšího vývoje a zahájit proces začleňování polovodičových laserů do metrologické praxe včetně vypracovávání příslušných doporučení ke konstrukci a provozu, jako je tomu u již zavedených normálů, na čemž jsme se podíleli.
|
![]() ![]() |
2.11. Metody zkoumání povrchové struktury měkkých biologických tkání v hraničních podmínkách environmentální rastrovací elektronové mikroskopie Rudolf Autrata, Josef Jirák, Jiří Špinka, Vladimír RomanovskýEnvironmentální rastrovací elektronová mikroskopie (EREM) je nová kategorie elektronové mikroskopie. Otevírá dosud předtím nevídanou možnost studia vzorků s vysokým obsahem vody bez jejich předchozího zpracování preparačními technikami. Největší význam mají vzorky biologického a medicínského charakteru. Hraniční podmínky jsou takové podmínky, při nichž může být vzorek uchován v komoře mikroskopu a pozorován ve svém téměř přirozeném stavu vlhkosti a tlaku, tedy s nezměněnou strukturou alespoň po dobu postačující k provedení obrazového záznamu odpovídající kvality. Biologické vzorky patří k nejobtížněji pozorovatelným vzhledem k jejich nízké měrné hmotnosti, vysokému obsahu vody, nízkému rozdílu atomových čísel prvků, ze kterých jsou složeny. Byly vypracovány metody detekce signálních elektronů (sekundárních a zpětně odražených elektronů), které se vyznačují vysokým poměrem signálu k šumu, zaznamenávají buď topografický kontrast povrchové struktury, nebo materiálový kontrast složení vzorku, a to s rozlišovací schopností 7 až 8 nm, při tlaku v komoře vzorku 500-800 Pa, za současného připouštění vodních par a chlazení vzorku na teplotu až do -23°C. Jejich hlavním znakem je možnost různorodého záznamu obrazové informace, současné pozorování obrazu vzorku v různých detekčních módech a usnadnění interpretace obrazu. Detektory založené na ionizaci molekul plynů nebo na scintilaci světla po dopadu zpětně odražených elektronů na monokrystal ytritohlinitého granátu tvoří spolu s vakuovým systémem integrované jádro mikroskopu typu EREM, který byl vyvinut v ÚPT AV ČR pod názvem AQUASEM I a který byl v desítkové sérii vyroben podnikem Tescan. Řada akademických a universitních pracovišť potvrzuje dobré vlastnosti mikroskopu AQUASEM unikátními fotografiemi vzorků, které dříve zobrazeny elektronovou mikroskopií býti nemohly.
|
![]() ![]() |
2.12. Racionální interpretace Aharonova-Bohmova jevu bez paradoxů nelokality Aleš GottvaldAharonovův-Bohmův (AB) jev souvisí s hlubším významem základních fyzikálních veličin - vlnových funkcí a elektromagnetických potenciálů, a tím také s interpretací dvou fundamentálních teorií - kvantové a elektromagnetické. Jde o typický interferenční jev, pro který proslulá "kodaňská" interpretace vede k tíživým "paradoxům" okamžité interakce na dálku (nelokalita) a letitým kontroverzím. Byla vypracována racionální interpretace AB-jevu a nalezena nová cesta k řešení "paradoxů" nelokality i vlnově-částicového dualismu. Vlnové funkce i elektromagnetické potenciály byly nově zavedeny a reprezentují nyní danou makroskopickou a verifikovatelnou informaci o experimentu. Doposud nejasný vztah částic a vln v procesu měření tak odpadá. Dlouholeté "schizma" mezi pojetím pravděpodobnosti v kvantové a statistické fyzice mizí. Na AB-jevu je ukázáno, že pozorovaná fakta jsou plně v souladu s logickou strukturou a kvantitativními vztahy bayesovské teorie pravděpodobnosti a nevyžadují nové ad hoc předpoklady. Schrödingerova a Maxwellovy rovnice překvapivě vyplynuly jako skryté formy Bayesova teorému. "Paradoxy" nelokality se nyní jeví jako interpretační artefakty, způsobené záměnou logické korelace za fyzikální kauzalitu. V předkládaném pojetí se tak kvantová a elektromagnetická teorie mění ve "fyziku informace", sjednocenou pomocí bayesovské teorie neurčitosti. Koncepci lze bezprostředně zobecnit i na jiné kontroverzní typy zdánlivě "paradoxních" kvantových experimentů.
|
![]() ![]() |
2.13. Optické senzory s povrchovými plazmony pro detekci chemických a biologických látek Jiří Homola, Jiří Čtyroký, Miroslav Skalský, Václav Malina, Radan Slavík, Petr Tobiška, Ivo TichýMetoda optické excitace povrchových plazmonů patří mezi moderní optické metody, které v posledním desetiletí nalezly uplatnění v detekci a analýze biomolekulárních látek. Výzkumný tým ÚRE realizoval nový laboratorní prototyp senzoru s povrchovými plazmony založený na vybuzení povrchových plazmonů metodou tlumeného totálního odrazu s použitím hranolového vazebního elementu. Bylo prokázáno, že realizovaný senzorový systém je schopen měřit změny indexu lomu menší než 1*10-6. Byly též navrženy a laboratorně realizovány nové senzory s povrchovými plazmony buzenými optickým zářením vedeným optickými vlákny a integrovaně-optickými vlnovody. Vyvinutý vláknový senzor s povrchovými plazmony, s rozměry senzorového elementu v citlivé oblasti menšími než 1*1*2 mm, představuje v současnosti nejvyšší úroveň miniaturizace senzorů tohoto typu vůbec. Mezi nejdůležitější potenciální aplikace senzorů s povrchovými plazmony patří především detekce a určování koncentrací chemických látek. V této oblasti spolupracují pracovníci ÚRE s výzkumnými týmy Ústavu makromolekulární chemie AVČR a Ústavu hematologie a krevní transfuze, které vyvíjejí biomolekulární vrstvy shopné selektivně vázat vybrané chemické látky. S využitím těchto biospecifických vrstev byly v ÚRE realizovány experimenty s detekcí vybraných patogenů, jako je Salmonella enteritidis. Perspektivně se předpokládá využití optických (bio)senzorů s povrchovými plazmony pro monitorování životní prostředí, kontrolu jakosti potravin, testování léčiv a v lékařství.
|
![]() ![]() |
2.14. Automatická segmentace řeči pomocí syntézy řeči a dynamického programování Petr HorákPro hlubší výzkum prozodie přirozené řeči jsou potřeba prozodicky označkované databáze přirozených promluv, jejichž manuální vytváření je velice namáhavé a zdlouhavé. Z tohoto důvodu byl vyvinut programový systém pro automatickou segmentaci řeči umožňující automatické označování difónů, hlásek a případně i vyšších suprasegmentálních celků v přirozené řeči. Vyvinutý systém pracuje na principu porovnávání přirozené promluvy s identickou syntetickou promluvou, u které známe hranice mezi jednotlivými suprasegmentálními prvky, s použitím dynamického programování. Vstupem je tedy přirozená promluva a text této promluvy, výstupem je informace o poloze difónů a hlásek v přirozené promluvě. Popisovaný systém byl porovnáván s manuálním označováním a výsledky ukázaly použitelnost systému v praxi pro tvorbu prozodicky označkovaných databází. Použití automatické segmentace se neomezuje pouze na výzkum prozodie lidské řeči, ale je důležité také pro výzkum rozpoznávání řeči a má své uplatnění i při tvorbě nových inventářů pro syntézu řeči.
|
![]() ![]() |
2.15. Dvoujádrová optická vlákna pro vláknové lasery Jiří Kaňka, Pavel Peterka, Pavel Honzátko, Vlastimil Matějec, Ivan KašíkDvoujádrová optická vlákna nalézají aplikace v oblasti optických komunikací (např. v systémech s vlnovým multiplexem) i vláknových senzorů (snímače teploty, tlaku). V ÚRE AV ČR byly připraveny vzorky dvoujádrových vláken a vypracovány měřicí metody pro určení jejich lineárních vazebních charakteristik. Byla zkoumána původní aplikace dvoujádrového vlákna ve vláknovém laseru v kontinuálním režimu, kdy Er-dopované dvoujádrové vlákno ve spojení s přeladitelným pásmovým filtrem pracuje v rezonátoru laseru jako sledovací úzkopásmový filtr. Praktický význam tohoto uspořádání spočívá v odstranění nebo alespoň výrazném zmírnění jinak nutného kompromisu mezi požadavkem úzkopásmovosti filtru a jeho široké přeladitelnosti. Poprvé bylo demonstrováno jak numericky, tak experimentálně, že zařazení Er-dopovaného dvoujádrového vlákna do kruhového rezonátoru vláknového laseru vede ke stabilizaci vlnové délky a významnému zúžení šířky čáry výstupního záření. Navazující experimenty dále naznačily, že dvoujádrové vlákno lze uplatnit i v pulsním režimu vláknového solitonového laseru. Bylo zjištěno, že součinností hřebenové přenosové funkce dvoujádrového vlákna a modulační nestability ve vláknovém rezonátoru lze dosáhnout pasivní harmonické vidové synchronizace s odpovídající generací ultrakrátkých optických pulsů s vysokou opakovací frekvencí.
|
![]() ![]() |
2.16. Rozvoj a aplikace hypoplastického modelu Ivo HerleHypoplastický konstituční vztah představuje moderní numerický model pro popis mechanického chování nesoudržných zemin a jiných zrnitých materiálů. Na rozdíl od běžně užívaných pružnoplastických vztahů se v hypoplastickém modelu uměle nerozlišuje mezi pružným a plastickým přetvořením, což usnadňuje fyzikální interpretaci modelu i jeho matematickou formulaci. Hypoplasticita je založena na racionální mechanice (Truesdell, Noll, aj.), takže vychází z jasně formulovaných matematických ekvivalentů některých obecných fyzikálních zákonitostí (např. nezávislost na rychlosti deformace, proporcionalita mezi přímkovými dráhami napětí a přetvoření, asymptotické stavy atd.). Díky tomu hypoplastická teorie i přes poměrnou matematickou jednoduchost modeluje realisticky chování zrnitých materiálů včetně vlivu napětí, ulehlosti i směru deformace. Podstatným přínosem při rozvoji tohoto modelu v poslední době je nalezení závislostí mezi parametry modelu a granulometrickými vlastnostmi materiálu. Tento krok umožňuje snadné a rychlé určení parametrů modelu pro různé materiály a tím otevírá cestu k mnoha aplikacím.
|
![]() ![]() |
2.17. Role povrchové zóny kloubní chrupavky synoviálních kloubů člověka Miroslav HlaváčekUžitím dvoufázových matematických modelů pro kloubní chrupavku a lubrikační synoviální kapalinu ve velkých synoviálních kloubech člověka (kyčel, koleno, kotník) bylo zjištěno, že povrchová zóna normální kloubní chrupavky hraje důležitou úlohu při lubrikaci synoviálního kloubu. V ranném stadiu artrózy dochází vzhledem ke zvýšené roztažitelnosti kloubních povrchů účinkem zatížení k intenzivní filtraci synoviálního filmu chrupavkou, souvislý kapalinový film se mezi povrchy chrupavek neudrží a mezi chrupavkami zůstane pouze synoviální gel tloušťky řádově 0.01-0.1 mikronu. Kloub začne pracovat v režimu mezné lubrikace. Mezi chrupavkami pak vzniká zvýšené tření, které může způsobit další postup artrózy. Zdravá chrupavka s intaktní, málo propustnou povrchovou zónou o odlišných mechanických vlastnostech však filtruje synoviální kapalinu nepatrně, spojitý kapalinový synoviální film se při chůzi v kloubech dolní končetiny udrží mnohem déle. Klouby nyní pracují převážně v režimu hydrodynamické lubrikace, s nepatrným třením a bez kontaktu kloubních ploch.
|
![]() ![]() |
2.18. Nástroje pro ochranu a zhodnocení kulturního dědictví v historických městech Miloš Drdácký, Jaroslav Lesák (ÚTAM AV ČR), Jaroslav Macháček, Petr Kratochvíl (ÚDU AV ČR), Vladimíra Rákosníková (SÚPP Praha), Jiří Bláha (PÚ Brno)Zachování a zhodnocení památek historických měst vyžaduje účinné nástroje pro optimální plánování a rozhodování o jejich rozvoji. Komplexně pojatý mezioborový projekt v rámci výzkumných programů Ministerstva kultury ČR vyústil v návrh počítačově podporovaného systému dokumentace kulturního dědictví, využívajícího vazby obrazových a textových databází na geografický informační systém historického území. Dokumentační systém je navržen v souladu s novými evropskými normami inventarizace a hodnocení památek. Pro ekonomické hodnocení prvků kulturního dědictví v území a sídlech je zpracována metodika zahrnující podrobné pohledy na využití památek pro hospodářskou stabilitu území, rozvoj cestovního ruchu, oceňování památek a řízení historických sídel. Pro územní plánování je zpracován návrh zásad plánu ochrany památkové podstaty historických území. Je založen na diferencovaném přístupu ke třem kategoriím území: a) určujícího charakter historického sídla, b) dotvářejícího charakter historického sídla a území ostatních. Plány jsou zpracovávány ve dvou stupních - generelu územního systému památkové stability sídla a plánu ochrany a zhodnocení kulturního dědictví sídla. Zásady obsahují cíle a principy jednotlivých plánů, metodické pokyny, podrobnou osnovu a obsah dokumentace a přiklad použití pro Telč.
|
![]() ![]() |
2.19. Studium problematiky znečištění ovzduší v ulici metodou fyzikální simulace v aerodynamickém tunelu Z. Jaňour, J. Holpuch, V. Sloup (ÚT AV ČR)Pro studium fyzikálních procesů v mezní vrstvě atmosféry bylo vyvinuto modelování v aerodynamickém tunelu. V rámci projektů COST, řešících problematiku rozvoje evropských měst, byl touto metodou sledován proces difuse pasivní příměsi od liniového zdroje v kaňonu ulice, nalézajícím se v městské zástavbě. Metodou vizualizace byly kvalitativně odhadnuty charakteristiky proudění pro různé rychlosti větru. Pro měření koncentrací byl vyvinut model liniového zdroje na permeačním principu a modifikována metoda laserové fotoakustické spektrometrie. Tato aplikace využívá vysokou citlivost a široký dynamický rozsah detekční metody. Model kaňonu ulice s měnitelnou geometrií byl společně s vyvinutým zdrojem použit pro měření prostorových profilů imisí. Byla získána pole koncentrací uvnitř kaňonu ulice v závislosti na Reynoldsově čísle. Výsledky lze interpretovat jako rozložení imisí v okolí liniového zdroje (automobilové dopravy) uvnitř městské zástavby. Laboratorní model tím demonstroval různé aspekty odvětrávání kaňonu ulice, které jsou žádoucí při rozhodování o rozvoji městských aglomerací.
|