Katedra Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej - RMT4 Wydział Mechaniczny Technologiczny  

Dziedzina naukowa

Nauki Inżynieryjno-Techniczne

Przewodniczenie i członkostwo w Komitetach Naukowych Konferencji

• International Conference on Parallel Processing & Applied Mathematics, 1999, 2001, member of Scientific Committee
• Annual International Symposium “Mezinarodni Sympozium Metody hodnoceni struktury a vlastnosti materialu”, member of Scientific Committee, since 2000
• Conference ,,Moving Boundaries VI”, Greece, 2001, Member of Scientific Committee
•  International Conference on Computer Methods in Mechanics, 2003, 2005, 2007, 2009, 2011, 2013, member of Scientific Committee
• Annual Conference on Solidification of Metals and Alloys, member of Scientific Committee
•  ECCOMAS International Symposium IPM on Inverse Problems in Mechanics of Structure and Materials, 2011, 2013, Poland, member of Scientific Conference
•  Annual International Conference Achievements in Mechanical & Materials Engineering, member of Scientific Committee (2000-2007)
• Conference “Exact Sciences in Technics” 2009, 2010, 2011, member of Scientific Committee

Profil naukowy

• Nauki obliczeniowe w inżynierii mechnicznej, wymiana ciepła i masy, biociepło, analiza wrażliwości, problemy odwrotne, metoda elementów brzegowych, wieloskalowe modelowanie wymiany ciepła

Opieka naukowa

• Promotor 11 prac doktorskich, 2 prace doktorskie w przygotowaniu.

Główne osiągnięcia naukowe

• Zastosowanie metody elementów brzegowych w modelowaniu numerycznym procesu krzepnięcia. Podstawowy algorytm MEB został rozszerzony dla silnie nieliniowych równań różniczkowych poprzez wprowadzenie dodatkowych procedur linearyzujących rozważany problem. Opracowano różne warianty MEB dla nieustalonych równań dyfuzji ciepła. Wyniki te zostały przedstawione w cyklu prac opublikowanych m.in. w Engineering Analysis with Boundary Elements, Journal of Cast Metal Research, Journal of Materials Processing Technology, Archives of Foundry Engineering, Journal of Theoretical and Applied Mechanics oraz podsumowane w monografii “Boundary element method in heat transfer”, 2001 i rozdziale “Boundary element method” w książce “Numerical Methods in Computations of Foundry Processes” (B. Mochnacki, J.S. Suchy, 1995).
• Modelowanie numeryczne wymiany bio-ciepła. Metody numeryczne, w szczególności MEB i MRS zastosowano do obliczeń ustalonych i nieustalonych pól temperatury w obszarze tkanki biologicznej. Opracowano modele obszaru tkanek i naczyń. Ponadto w pracy przedstawiono symulację numeryczną procesu zamrażania (kriochirurgia), prognozowania oparzeń itp. Wyniki badań naukowych w tym zakresie zostały przedstawione m.in. w: E.Majchrzak, Application of general boundary element method for numerical solution of bioheat transfer equation, Chapter 18 in: J.Murin, V.Kompis, V.Kutis (eds), Computational Modelling and Advanced Simulations, Springer, 2011, 343-361; E.Majchrzak, Modelowanie i analiza zjawisk cieplnych, Część IV w: Mechanika techniczna, Tom XII: Biomechanika, red. Będziński, IPPT PAN, Warszawa, 2011, 223-361 (w języku polskim); w pracy opublikowanej w: CMES: Computer Modelling in Engineering and Sciences, Computer-Assisted Mechanics and Engineering Sciences, Acta of Bioengineering and Biomechanics, Journal of Theoretical and Applied Mechanics.
• Analiza wrażliwości. Przedmiotem zainteresowania była również analiza wrażliwości rozkładu temperatury w odniesieniu do perturbacji parametrów procesu przepływu ciepła. W szczególności rozważano problemy nieliniowej przejściowej dyfuzji ciepła. Algorytmy numeryczne dotyczące przejścia rozwiązania podstawowego na inne odpowiadające zaburzonym danym wejściowym przedstawiono m.in. w pracach opublikowanych w Materials Science Forum, Giessereiforschung – International Foundry Research, Archives of Foundry Engineering.
• Problemy odwrotne w zagadnieniach przepływu ciepła oraz bio-ciepła. Rozważano m.in. problemy odwrotne związane z identyfikacją parametrów określających przebieg krzepnięcia w układzie odlew-forma, rozważano ponadto silnie nieliniowe zadania dotyczące niejednorodnych obszarów. Istotna część prac badawczych związana jest z problemami identyfikacji procesów termicznych zachodzących w tkankach żywych. Przykładowo, rozwiązano problem wielkości i położenia guza na podstawie pomiarów pola temperatury na powierzchni skóry (Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2007) oraz dokonano identyfikacji parametrów pola elektromagnetycznego zapewniających zniszczenie nowotworu podczas zabiegu hipertermii (Inverse Problems in Science & Engineering, 2011).
• Zagadnienia wymiany ciepła w mikroskali. Modele matematyczne wymiany ciepła w mikroskali różnią się zasadniczo od klasycznego podejścia w skali makro. Dotychczasowe wyniki zostały przedstawione m.in. w pracach opublikowanych m.in. w Computer Modelling in Engineering and Sciences, Computer Methods in Materials Science, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, Scientific Research Instytutu Matematyki i Informatyki Politechniki Częstochowskiej.

Publikacje

• Publikacja ponad 400 prac; 44 z nich zostały opublikowane w czasopismach ISI Web of Science. Autorstwo 5 książek, redakcja 2 książek, autorstwo 7 rozdziałów w książkach oraz wielu zaproszonych wykładów na konferencjach krajowych i międzynarodowych.