Domacastran.html
prof.   Rudolf PodgornikDomacastran.htmlshapeimage_2_link_0
 

Teme za diplome


Za dodatne teme se pozanimajte po elektronski pošti ali pa osebno.

 
  1. BulletFizika tensegrity struktur. DIplomsko delo bi se lahko materializiralo v tensegrity strukturi, ki bi stala na travi pred Oddlekom za fiziko, pač v odvisnosti od kvalitete dela in zagnanosti avtorja. V diplomskem delu bi se poleg kratke zgodovine najprej predstavule osnovne lastnosti napetostno obremenjenih paličij, z nateznostnimi in razteznostnimi obremenitvami, ki potekajo preko različnih nosilcev. Nato bi si avtor izbral oziroma skonstruiral neko strukturo in izračunal njeno stabilnost. 

  2. Bullet       Biofizikalna karakterizacija proteinov (bioloških zdravil). Diplomsko delo z uporabo najsodobnej[ih biofizikalnih tehnik.

                                                                     

  1. Bullet       Določanje hitrosti fluida na slikah absorpcije rentgenskih žarkov pri kavitaciji v kavitacijskem tunelu. Potrebno je analizirati predhodno posnete slike kavitacije v kavitacijskem tunelu (slika) z rentgenskimi žarki in določiti hitrosti premikanja fluida oz. kavitacijekih mehurčkov na posameznih delih slik.
    Poudarki: - pri posnemanju z visoko frekvenco 1000 Hz prihaja do problemov glede osvetlitve, potrebno je izdelati algoritem, ki bo filtriral slike, tako da bo osvetljenost vseh zaporednih slik enaka (slika, v okvirju), - določiti hitrosti toka na delih, kjer so robovi kavitacijskih mehurčkov dolgi, to je slabo členjeni (slika, v okvirju) in je korelacija med dvema zaporednima slikama slabo določena, - na podlagi rezultatov fizikalno ovrednotiti pojav kavitacije v kavitacijskem tunelu in poiskati zakonitosti pri razlikah med eksperimenti pri različnih integralnih spremenljivkah delovanja kavitacijskega tunela, - izdelati priporočila za prihodnje meritve. Slika. Merilna postaja za merjenje absorpcije rentgenskih žarkov pri kavitaciji v kavitacijskem tunelu, na sliki levo detektorji, desno izvir, na sliki spodaj desno je primer posnete slike.
  2. Bullet       Bjerknessove interakcije. Bjerknessove sile so posledica hidrodinamske sklopitve med nihajocimi mehurcki v raztopini. Ogledali si bomo njihove osnovne lastnosti in jih izracunali za nekatere izbrane geometrije. Pogledali si bomo t.i. primarne in sekindarne Bjerknessove interakcije za razlicne primere simetrije in geometrije. Ocenili bomo, kdaj je interakcija med pulzirajocimi mehurcki najvecja in kako nanjo ucinkuje viskoznost. Diplomsko delo bo teoretično in deloma numerično.

  3. BulletDinamika Eulerjevega nihala kot primer kritičnega upočasnevanja v okolici faznega prehoda. Upocasnevanje dinamiek pri priblizevanju faznemu prehodu drugega redz je dobro znano iz neravnovesne statisticne mehanike. Zal je vecina modelov te dinamike precej zapletenih in zahtevajo dodatno znanje trdne snovi. V tej nalogi pa si bomo ogledali preprost klasicni primer dinamike Eulerjevega nihala v blizini Eulerjeve nestabilnosti, ki tudi kaze vse karakteristike kriticnega upocasnevanja. Osnovne enacbe dinamike nihala bomo resili numericno, v okolici Eulerjeve nestabilnosti pa tudi analiticno in to primerjali z eksperimenti. Diplomsko delo bo teoretično in deloma numerično.

  4. BulletAnaliza morskih tokov v južni polovici vhoda v Tržaški zaliv. Morski tokovi so merjeni pod oceanografsko bojo v Trzaskem zalivu na vsak meter globine. Opravljena bi bila analiza casovnih vrst morskega toka, ki bi vsebovala interpolacijo manjkajocih podatkov z metodo kubicnih zlepkov, filtriranje plimskega signala in spektralno analizo residualnega signala ter korelacijsko matriko med tokovi in vetrom. Ugotovljen bi bil odzivni cas Trzaskega zaliva po vzpostavitvi burje in juznega vetra, ugotovljena stacionarna struktura vetrnega toka pri vsiljevanju z razlicnim vetrom in stacionaren transport (vertikalno integriran pretok) vodne mase na enoto precne dimenzije vodnega stolpa. S preprostim analiticnim modelom bi interpretirali rotirajoci inercialni tok v povrsinski plasti in povratni pridneni tok. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  5. BulletSpektralna analiza časovnih vrst vetrovnih podatkov z oceanografske obalne boje in interpretacija spektrov. V nalogi bi bila izvedena analiza casovnih vrst vetrovnih podatkov. Pri tem bi bila uporabljena in razlozena spektralna analiza posameznih komponent hitrosti vetra in rotacijska spektralna analiza, ki pokaze porazdelitev energije vetra po frekvencah in delez energije vetra, ki se casovno obraca v levo in tistega, ki se obraca v desno. Izvedena bi bila izolacija signala priobalnega vetra ter vetra sinopti_nih struktur. Ocenjena bi bila jakost obalnega vetra v poletnem obdobju, ki bi bila vstavljena v analiticno resitev preprostega modela obalne cirkulacije v atmosferi. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  6. Bullet1D model poglabljanja povrsinske vetrne mešane plasti s parametrizacijo turbulence 'Mellor-Yamada'. Razvoj strukture povrsinskega dela vodnega stolpca, ki ga poganja veter, bi simulirali z enodimenzionalnim implicitnim Numericnim modelom atmosferskega vsiljevanja povrsinske plasti morja, ki temelji horizontalni homogenosti in na parametrizaciji turbulence novoja 2,5 (produkti fluktuacij hitrosti in gostote). Model je prognosticen za povprecne hitrosti toka, temperature, slanosti ter koeficientov turbulentne difuzije. Model bi bil preverjen na izmerjenih podatkih temperature, slanosti ter tokov. Modelski rezultati bodo primerjani z analiticnimi resitvami za maksimalno globino povrsinske me_ane plasti pri za_etnem linearnem vertikalnem profilu gostote vodnega stolpca. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  7. BulletModel vetrne cirkulacije v zaprtem podolgovatem bazenu s prečno topografijo. Numericne simulacije vetrne cirkulacije vodne mase v podolgovatem zaprtem bazenu, ki ima trapezoidalen precni profil morskega dna, bi izvedli z modelom za cirkulacijo obalnih voda (Princeton Ocean Model). Cirkulacija bi bila opazovana za primer gostotno homogenega morja in resitve bi primerjali z analiticnimi resitvami za transport vodne mase v taksnem bazenu. Z modelom bi tudi simulirali vetrno cirkulacijo v blizini obale sirokega bazena, ki pa je koncno dolg. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  8. BulletModeliranje stacionarne vetrne cirkulacije v Tržaskem zalivu z modelom Princeton Ocean Model - problem dviga pridnene vode. Z Numericnim modelom za obalno cirkulacijo vodne mase bi simulirali vetrni tok v Trzaskem zalivu v primeru burje. Tedaj nastopi dviganje pridnene vode na gladino (upwelling) v notranjosti zaliva, blizu zaprte meje, ki v tem obmocju se ni raziskano. Rezultate modela bi primerjali z analiticnim modelom, poskusili bi pojasniti lego obmocja dviganja pridnene vode. Opazovali bi gibanje vodnih delcev v Langrangejevem smislu. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  9. BulletNumericno modeliranje plimovanja Jadranskega morja z modelom Princeton Ocean Model - kalibracija modela. Z Numericnim modelom bi simulirali plimovanje Jadranskega morja. Rezultate Numericnega modela bi primerjali z analiticno resitvijo vzdolznih sprememb amplitude dnevnega plimovanja in precnih sprememb amplitude poldnevnega plimovanja. Ugla_evanje modela bi temeljilo na spreminjanju robnih pogojev (amplitude in faze odmika gladine) v Jonskem morju in primerjavi modelske amplitude in faze plimovanja v jadranskih pristaniscih, z izmerjenimi kolicinami. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  10. BulletNumericno modeliranje prehodne vetrne cirkulacije v severnem Jadranu z modelom pri prehodu ciklona preko morja. Izvedena bi bila Numericna simulacija prehodne vetrne cirkulacije v severnem Jadranu pri obratu vetra iz juznega vetra v burjo, ki se pojavi pri prehodu ciklona preko obmocsa. Sprva bi z enodimezionalnim Numericnim modelom s parametrizacijo turbulence drugega reda simulirali spremembo strukture vodnega stolpa na odprtem morju zgolj zaradi vetrnega vsiljevanja, brez vplivov obale in topografije, pri linearno vertikalno porazdeljeni za_etni gostoti in pri dvoslojnem modelu morja. V drugi fazi pa bi bila izvedena simulacija s 3D Numericnim modelom (Princeton Ocean Model), opazovane bi bile razlike v morskem toku v primerjavi z 1D modelom, ki bi jih interpretirali z zaprtostjo bazena. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  11. Bullet2D Numericno modeliranje estuarijske cirkulacije v ozkem kanalu. Numericno bi simulirali cirkulacijo v re_nem izlivu. Gre za simulacijo gibanja vodne mase v preprostem ozkem kanalu z dvoslojno tekocino v dveh topografskih primerih: s ploskim dnom in z dnom, kateremu se globina linearno zmanj_uje proti zaprtem koncu. Model bi vsiljevali s pritokom sladke vodne mase na zaprtem robu kanala ter lo_eno z vetrno napetostjo na gladini oz. nihanjem vodnega stolpca zaradi plimovanja na odprtem robu. Resitev za stacionarno estuarijsko cirkulacijo v primeru vetrnega vsiljevanja bi primerjali z analiticnim modelom. Komentor: doc.dr. Vlado Malacic

  12. BulletInterakcija med nabitimi površinami ob prisotnosti nabitih polimerov.. Z uporabo teorije srednjega polja se izpeljejo enačbe za porazdelitev elektrostatskega polja kot tudi nehomogene gostote nabitih polimernih verig med dvema nasprotno nabitima površinama. Te enačbe predstavljajo posplošitev Poisson - Boltzmannove enačbe in so v določeni limiti analogne Ginzburg - Landauovi enačbi v teoriji superprevodnosti. študent(ka) naj bi rešila(a) te enčbe v primeru geometrije reže, na osnovi porazdelitve elektrostatskega polja in gostote polimera izračunal(a) prirejeno silo med površinama in primerjal(a) dobljene vrednosti z rezultati Monte - Carlo simulacij, ki so znani iz literature. Iz primerjave bi se ugotovilo, če so skalne oblike sile med površinama, ki se jih dobi iz rešitve izpeljanih enačb, v skladu z rezultati Monte - Carlo simulacij. študent(ka) bo ob tej nalogi pridobil(a) solidno znanje statistične mehanike nehomogenih Coulombskih sistemov, statistične mehanike polimerov in pa teorije DLVO interakcij v koloidnih sistemih.

  13. BulletSimulacija raztopine nabitih polimernih verig pri različnih gostotah. Z metodo Langevinove dinamike simulacij na sistemu dolgih nabitih verig in protiionov se dobi statistične lastnosti verig kot so povprečna velikost, povprečna oblika in pa osmotski tlak. Simulacije pri različnih gostotah bi na tak način dale enačbo stanja polielektrolitske raztopine, torej odvisnost osmotskega tlaka od gostote polimerov. Zaradi počasne relaksacije sistema dolgih molekul se je potrebno lotiti simulacije s pametnimi triki. Uporabili bi simplektično metodo časovne propagacije v povezavi z ločitvijo hitro in počasi relaksirajočih prostostnih stopenj. Za izračun osmotskega tlaka pri dani gostoti pa bi uporabili eno od različic kontaktnega teorema v statistični mehaniki. Rezultate simulacij bi primerjali z napovedmi, ki slonijo na hipotezi "korelacijske" privlačne sile med segmenti različnih polimerov. študent(ka) bo ob tej nalogi dobil(a) dober vpogled v fiziko polimerov, metodo simulacij v statistični mehaniki in pa statistično mehaniko na splošno.

  14. BulletEulerjeva nestabilnost pri dolgih, neidealnih elastičnih polimerih. Elastično nestabilnost palice, konce katere stiskamo, je odkril Euler 1744 leta. Problem je postal zopet aktualen ob spoznanju, da elastični polimeri, katerih odseki interagirajo med seboj s potencialom s privlačnim delom, kažejo lastnosti zelo podobne Eulerjevi nestabilnosti. Izpeljati bi bilo potrebno enačbo elastičnega ravnovesja palice, katere odseki interagirajo s poljubnim potencialom dolgega dosega, poiskati limito stabilnosti rešitev te enačbe in ugotoviti, kakšna je oblika palice po tem, ko je limita stabilnosti presežena. Te oblike bi se dalo primerjati z eksperimentalno dobljenimi oblikami različno dolgih molekul DNK v kondenzirani fazi. Le-te so še najbolj podobne torusom s spremenljivim zunanjim radijem, privlačni del potenciala v tem primeru pa je posledica prisotnosti poli-protiionov, ki kontrolirajo kondenzacijo DNK. študent(ka) bo ob tej nalogi pridobil(a) solidno znanje fizike polimerov - predvsem DNK, teorije elastične stabilnosti in pa Monte Carlo metode simulacije polimerov.

  15. BulletPsevdo-Casimirjeve sile v elastičnih medijih. Casimirjeve sile so posledica fluktuacij elektromagnetnega polja v omejenih geometrijah. Podobno kot fluktuira EM polje lahko fluktuira tudi deformacijsko polje v elastičnih medijih. Ker je spekter teh fluktuacij, zaradi prisotnosti robov drugačen kot spekter prostega medija, te fluktuacije inducirajo silo med robovi medija, ki je na moč podobna Casimirjevi (oz. splošneje van der Waalsovi) sili in jo zato imenujemo psevdo-Casimirjeva sila. študent naj bi izpeljel to psevdo-Casimirjevo interakcijo za razlicne primere simetrij elastičnega tenzorja in ugotovil, kako se simetrijske lastnosti elastičnega medija izražajo v psevdo-Casimirjevi sili. Odvisnost psevdo-Casimirjeve sile od debeline elastičnega sredstva bi nam služila za oceno velikosti in pomembnosti te sile. Posebno zanimivo bi bilo oceniti to interakcijo v primeru elastičnega medija, ki ga imenujemo polimerni nematik.

  16. BulletSimulacija toka idealne stisljive tekočine. Pri simulacijah stisljivih tokov v katerih hitrost tekocine dosega in presega hitrost zvoka in se v toku pojavljajo udarni valovi, se v sistemu Navier-Stokesovih enacb (kontinuitetna, gibalna in energijska enacba) obicajno zanemari viskozni clen v gibalni enacbi in clen toplotne prevodnosti v energijski enacbi. Rezultat taksne aproximacije so tri parcialne diferencialne enacbe prvega reda - Eulerjeve enacbe. Eulerjeve enacbe so hiperbolicnega tipa, kar se v veliki meri izkorisca pri konstrukciji numericnih shem za njihovo resevanje. Student(ka) naj bi z numericno simulacijo na mrezi koncnih razlik resil(a) te enacbe v dvodimenzionalnem toku skozi cev s stopnicasto zozitvijo. Uporabil(a) bi numericno shemo, ki spada med "high-resolution shock-capturing" sheme. Student(ka) bo ob tej nalogi podrobneje spoznal(a) lastnosti Eulerjevih enacb in se seznanil(a) z numericnimi metodami za simulacije stisljivih tokov idealne tekocine.

  17. BulletModeliranje dvokomponentnega toka s prosto površino. Znano je, da je neposredno resevanje Navier-Stokesovih enacb enokomponentnega toka mozno samo, ce je Reynoldsovo stevilo dovolj majhno. S povecevanjem Reynoldsovega stevila se v toku pojavljajo vrtinci - turbulenca, kar neposredno resevanje enacb najprej zelo otezi in nazadnje tudi onemogoci (danasnji racunalniki: do Reynoldsovih stevil nekaj deset tisoc v enostavnih geometrijah). Zaradi turbulence so neposredne simulacije dvokomponentnega toka danes mogoce le v primerih, ko obe komponenti toka loci ploskev relativno enostavne oblike. Enostavna oblika pomeni dovolj majhno Reynoldsovo stevilo, pri katerem se povrsina, oblika in hitrost ploskve spreminjajo dovolj pocasi, da jih lahko eksplicitno spremljamo. Student(ka) naj bi simuliral(a) dviganje mehurcka lazje komponente v tezji: na zacetku mirujoc krogelni mehurcek se zacne zaradi vzgona dvigovati. Pri tem se s casom spreminja njegova oblika. Obe tekocini sta nestisljivi in ju opisemo z Navier-Stokesovo gibalno enacbo in kontinuitetno enacbo. Student(ka) naj bi enacbe reseval(a) na mrezi koncnih razlik, ploskvi med komponentama toka pa naj bi sledil(a) z metodo VOF (volume of fluid). VOF metoda sledi polozaju ploskve z dodatno parcialno diferencialno enacbo za novo spremenljivko, ki predstavlja volumski delez ene od obeh komponent. Student(ka) bo ob tej nalogi spoznal(a) osnovne numericne metode za modeliranje nestisljivih tokov in dodatne modele, ki omogocajo spremljanje povrsine ploskve med komponentama.