OCENA 1. Informacje ogólne

Transkrypt

1 Prof. dr hab. inż. Dorota Antos Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska Al. Powstańców Warszawy 6, Rzeszów tel. (+48 17) , dorota.antos@prz.edu.pl Rzeszów OCENA osiągnięć naukowych, dydaktycznych i organizacyjnych dr. inż. Jakuba Gaca na podstawie cyklu publikacji zebranego w formie osiągnięcia badawczego pt. Zjawiska transportu kropel cieczy w strukturach włókninowych, w związku z postępowaniem o nadanie stopnia naukowego doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna. Ocena została dokonana z zastosowaniem kryteriów oceny osiągnięć osoby ubiegającej się o nadanie stopnia doktora habilitowanego zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego z dnia 1 września 2011 r. (Dz. U. nr 196, poz. 1165). 1. Informacje ogólne Dr inż. Jakub Maksymilian Gac studiował na dwóch kierunkach Politechniki Warszawskiej. W roku 2005 na Wydziale Fizyki obronił z wyróżnieniem pracę magisterską pt.: Intermitencja w układach złożonych (promotor: prof. dr hab. Jan J. Żebrowski) uzyskując tytuł magistra inżyniera fizyki, a w rok później, w 2006 na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej obronił pracę magisterską pt.: Modelowanie resuspensji cząstek ze struktur proszkowych (promotor: prof. dr hab. Leon Gradoń). Po ukończeniu studiów magisterskich na Wydziale Fizyki (a na rok przed ukończeniem studiów na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej) dr inż. J. Gac rozpoczął studia doktoranckie na Wydziale Fizyki, a pracę doktorską wykonywał w Zakładzie Dynamiki Układów Złożonych pod kierunkiem prof. dr. hab. Jana J. Żebrowskiego. Po zakończeniu studiów doktoranckich, w roku 2009 uzyskał stopień doktora nauk fizycznych w zakresie fizyki, nadany uchwałą Rady Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej, na podstawie rozprawy doktorskiej pt. Wpływ zaburzeń o wybranych własnościach statystycznych na przejścia chaotyczne w układach dynamicznych. Promotorem pracy był prof. dr hab. inż. Jan J. Żebrowski. Równocześnie kontynuował współpracę z zespołem prof. Leona Gradonia z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej. Tamże dr inż. Gac został zatrudniony na stanowisku adiunkta w Katedrze Inżynierii Procesów Zintegrowanych, kierowanej przez prof. L. Gradonia. Nie zrezygnował także ze współpracy z zespołem prof. J. Żebrowskiego, kontynuując prace nad dynamiką układów nieliniowych w obecności wymuszeń stochastycznych. 1

2 2. Działalność naukowa Dotychczasowy dorobek Habilitanta jest pokaźny, obejmuje 1 monografię, 54 artykuły, z czego 47 zostało opublikowanych po uzyskaniu stopnia doktora. Habilitant jest autorem 20 publikacji uwzględnionych w bazie JCR o sumarycznym IF ok. 34, 9 publikacji w czasopismach recenzowanych spoza bazy Journal Citation Reports (JCR), ale uwzględnionych na liście Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, 5 pełnych tekstów w recenzowanych materiałach konferencyjnych krajowych i zagranicznych oraz 18 wystąpień ustnych na konferencjach krajowych i zagranicznych. Liczba cytowań wszystkich prac, w zależności od bazy, wynosi (Web of Science lub Scopus) ok. 80 lub 93, w tym bez autocytowań 71 lub 82. Dr inż. Gac wykonał kilka recenzji manuskryptów zgłoszonych do publikacji renomowanych czasopismach o zasięgu międzynarodowym (Chemical and Process Engineering, Journal of Hydraulic Research, Industrial and Engineering Chemistry Research, Journal of Fluids and Structures, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Powder Technology, Journal of Aerosol Science, Applied Mathematical Modelling, Chemical Engineering Transaction). Uczestniczył lub uczestniczy jako wykonawca w kilku grantach badawczych: 2 grantach MNiSW , jednym grancie NCBiR Era-Net ( ), i 2 grantach NCBiR LIDER ( oraz ). We współpracy z przemysłem był wykonawcą badań Optimisation technique for filter production and mathematical description of filtration process utilizing lattice-boltzmann models, które były realizowane w ramach umowy badawczej z Cummins Filtration (USA). Był również wykonawcą badań na temat modelowania procesu koalescencji i kształtu zdeponowanych kropli oraz dotyczących przygotowania i wdrożenia do produkcji filtrów koalescencyjnych do silników Diesla, które były prowadzone w ramach umowy z Amazon Filters (Polska). 3. Ocena cyklu publikacji powiązanych tematycznie W skład przedstawionego do oceny cyklu publikacji zebranego w formie osiągnięcia badawczego stanowiących wchodzi: monografia pt. "Zjawiska transportu kropel cieczy w strukturach włókninowych. Modelowanie procesów dla projektowania filtrów koalescencyjnych", 4 publikacje w czasopismach naukowych uwzględnionych w bazie JCR, 2 publikacje w czasopismach naukowych uwzględnionych w bazie MNiSW, 1 recenzowany artykuł w komunikacie na konferencję. 2

3 Tematyka badawcza opisana w pracach w chodzących w skład cyklu dotyczy dynamiki zjawisk mikroskopowych zachodzących podczas filtracji aerozoli ciekłych na filtrach włókninowych, modelowania matematycznego dynamiki sprawności procesu filtracji i oporów przepływu gazu przez filtr włókninowy oraz projektowania pracy filtrów w warunkach przemysłowych. Zagadnienia te zostały opisane w syntetyczny sposób w monografii "Zjawiska transportu kropel cieczy w strukturach włókninowych. Modelowanie procesów dla projektowania filtrów koalescencyjnych", wydanej przez Oficynę Wydawniczą Politechniki Warszawskiej w 2016, której Habilitant jest jedynym autorem. Monografia stanowi syntetyczny przegląd literatury dotyczącej wyżej wymienionych tematów oraz wyników własnych badań, z których część została opublikowana w artykułach wchodzących w skład cyklu publikacji przedstawionego do oceny oraz bogaty materiał dotyczących wyników doświadczalnych i symulacji numerycznych, które nie zostały opublikowane w tych czasopismach. Habilitant rozpoczyna opis swojej problematyki badawczej od analizy zjawisk mikroskopowych zachodzących podczas filtracji ciekłych aerozoli na filtrach włókninowych. Przedstawia zjawiska depozycji kropel na włóknach filtracyjnych, w tym dynamikę zderzeń kropel z włóknami filtracyjnymi i wpływ tego zjawiska na sprawność depozycji kropli na pojedynczym włóknie, która ma wpływ na całkowitą sprawność filtra. Kolejno następuje opis zjawiska koalescencji kropel swobodnych jak i zdeponowanych na włóknach, oraz resuspensji kropel polegającej na wtórnym przechodzeniu kropel do strumienia gazu oraz ruchu kropel zdeponowanych wzdłuż włókna i ociekania włókien wywołanego siłą grawitacji. W celu opisu dynamiki zjawisk mikroskopowych towarzyszących filtracji aerozoli ciekłych, Habilitant zastosował dwukolorowy model gazu sieciowego Boltzmanna. który został odpowiednio zmodyfikowany przez Autora, tak aby uwzględnić oddziaływania pomiędzy gazem i kroplami cieczy oraz włóknem. Na podstawie przeprowadzonych symulacji komputerowych ocenił warunki depozycji i rozpadu kropel w funkcji liczby Webera. Przeanalizował również efektywność koalescencji kropel swobodnych podczas przepływu przez filtr oraz zdeponowanych na włóknach. Oszacował czas koalescencji kropel swobodnych i zdeponowanych, który okazał się na tyle krótki, że można go pominąć podczas analizy pracy filtra jako całości. Analizując ruch pojedynczej kropli po włóknie stwierdził, że ruch kropel prowadzący do ociekania włókien jest istotny jedynie w przypadku filtrów o włóknach o małej średnicy i przy wysokim stopniu depozycji kropel na włóknach. Określił wpływ modyfikacji powierzchni włókien filtracyjnych na efektywność ociekania. Modyfikacje te mogą zarówno ułatwić jak i 3

4 ograniczyć zjawisko ociekania włókien. Habilitant wykorzystał również wyniki symulacji komputerowych do analizy zjawiska resusepnsji kropel, wielkości porywanych kropel i wpływu sąsiadujących włókien na ten proces. Na podstawie analizy wyżej wymienionych mikroskopowych zjawisk transportu kropel wewnątrz filtra Habilitant sformułował i przestawił makroskopowy modelu filtracji aerozoli ciekłych, którego zaletą jest prosta forma zapisu matematycznego, duża szybkość obliczeń, niewielka liczba parametrów, które wyznaczane są na podstawie danych doświadczalnych. Oprócz tego, wartości parametrów okazały się słabo zależne od struktury filtra i warunków procesu, dzięki czemu model może być zastosowany do zgrubnego i szybkiego projektowania pracy filtra i badania jego sprawności. Model został zweryfikowany na podstawie własnych danych doświadczalnych oraz wyników dostępnych w literaturze. Ostatnia część pracy dotyczy analizy dynamiki pracy filtrów niejednorodnych, uszkodzonych oraz możliwej zmiany sprawności filtra w przypadku aerozoli mieszanych zawierających krople cieczy i cząstki ciała stałego. Wszystkie problemy związane z procesem filtracji aerozoli na filtrach włókninowych zostały w monografii opisane w sposób zwięzły i jasny. Pomimo skomplikowanego charakteru opisywanego procesu i stosowanych modeli matematycznych, autor przestawił problematykę badawczą w sposób przystępny nawet dla laika. Taki sposób opisu zjawisk świadczy o głębokim zrozumieniu tematu i dojrzałości naukowej Habilitanta. Jak wspomniałam powyżej, część prezentowanych badań została zawarta w artykułach przedstawionych do oceny. W artykule: Gac J. M., Gradoń L., A two-dimensional modeling of binary coalescence time using the two-color lattice-boltzmann method, Journal of Aerosol Science 2011, 42, , przedstawiono wykorzystanie metody lattice-boltzmann do symulacji zjawiska koalescencji kropel swobodnych oraz zdeponowanych na powierzchni stałej. Uzyskano dobrą zgodność symulacji komputerowych z doświadczeniem. W artykule: Gac J. M., Gradoń L., Analytical investigation and numerical modeling of collisions between a droplet and a fiber, Journal of Colloid and Interface Science 2012, 369, , analizowano kinetykę zderzeń pomiędzy kroplami i włóknem. Sformułowano warunki w których kropla ulega depozycji lub oddzieleniu od włókna. W pracy: Gac J.M., Gradoń L., Modeling of axial motion of small droplets deposited on smooth and rough fiber surfaces, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2012, 414, , zastosowano dwukolorowy model gazu sieciowego Boltzmanna do symulacji zachowania się kropli zdeponowanej na włóknie. Wykazano, ze oddziaływania pomiędzy kropla a włóknem zależą od struktury włókna i rozmiarów kropel. 4

5 Z kolei w artykule: Gac J.M., A simple numerical model of pressure drop dynamics during the filtration of liquid aerosols on fibrous filters, Separation Science and Technology 2015, 50(13), , Habilitant, jako samodzielny autor, przestawił model filtracji ciekłych aerozoli na filtrach włókninowych, który pozwalał na obliczenie zmian spadku ciśnienia na filtrze w funkcji czasu. Model ten został też przeanalizowany w monografii, scharakteryzowanej powyżej. W artykule: Gac J.M., Gradoń L., Badanie nieustalonej filtracji aerozoli ciekłych na filtrach włóknistych, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2013, 52(4), , przedstawiono wyniki badań nad filtracją nieustaloną na filtrach o różnej strukturze. W pracy: Gac J.M., Paziewska A., Badanie porywania kropel zdeponowanych na włókninowych wkładach filtracyjnych, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2015, 54(3), 82-84, przedstawiono wyniki badań nad efektywnością porywania kropel zdeponowanych na włóknach filtracyjnych. W recenzowanym artykule w materiałach konferencyjnych: Gac J.M. Re-entrainment of the droplets during the mist filtration on fibrous filters - experimental and numerical study, Proceedings of 42nd International Conference of Slovak Society of Chemical Engineering, , Tatranské Matliare, Słowacja, przedstawiono wyniki badań doświadczalnych nad resuspensją kropel na filtrach obciążonych wcześniej cieczą. Dane doświadczalne porównano z symulacjami komputerowymi stosując dwukolorowy model gazu sieciowego Boltzmanna. We wszystkich artykułach, udział Habilitanta, potwierdzony przez współautorów był bardzo duży, nawet ponad 70%. Dlatego też przedstawiony dorobek uważam za spełniający kryteria osiągnięcia naukowego wymaganego od kandydatów w postępowaniu o nadanie stopnia naukowego doktora habilitowanego. W przedstawionym dorobku naukowym brakuje stażu w ośrodku zagranicznym, który z pewnością przyczyniłby się do dalszego rozwoju naukowego Habilitanta, nie dyskwalifikuje to jednak Jego wniosku. 4. Ocena dorobku dydaktycznego i organizacyjnego Dr inż. J. Gac rozpoczął swoją drogę dydaktyczną jako student ostatniego roku studiów na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej (r. ak. 2005/2006) prowadząc zajęcia laboratoryjne dla studentów Wydziału. Podczas studiów doktoranckich prowadził ćwiczenia audytoryjne z przedmiotu Mechanika Kwantowa oraz laboratorium z przedmiotu Metody Numeryczne dla studentów kierunku fizyka techniczna. 5

6 Jako pracownik naukowo-dydaktyczny Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej prowadził ćwiczenia projektowe i laboratorium z przedmiotu Aparatura Procesowa dla studentów różnych kierunków na Wydziale Inżynierii Chemicznej i Procesowej oraz na Wydziale Inżynierii Produkcji. Od roku 2010 prowadzi wykład z przedmiotu Aparatura Chemiczna i Maszynoznawstwo dla kierunku technologia chemiczna (od roku 2010). Od roku 2012 prowadzi wykład i laboratorium z przedmiotu Komputerowe projektowanie schematów technologicznych instalacji procesowych dla kierunku inżynieria chemiczna. Zajęcia laboratoryjne prowadzone są w oparciu o oprogramowanie firmy Intergraph, z którą habilitant nawiązał współpracę. Ten ostatni przedmiot jest przedmiotem autorskim, którego program sam stworzył. W latach był opiekunem 7 dyplomów magisterskich, 11 dyplomów inżynierskich oraz 1 pracy podyplomowej. Habilitant pełni funkcję opiekuna Koła nr 1 Oddziału Międzyuczelnianego Polskiego Towarzystwa Turystyczno-Krajoznawczego przy Politechnice Warszawskiej. W roku 2013 był konsultantem następujących artykułów (w zakresie fizyki i chemii fizycznej), opublikowanych w popularnonaukowym magazynie Fokus: S. Hornostaj, Jak biegać po wodzie, Fokus 8/2013 oraz S. Hornostaj, Teleportuj się z supernowej, Fokus 10/2013. Jest członkiem American Association for Aerosol Research (od 2012 roku), American Chemical Society (od 2013 roku), a także członkiem i wolontariuszem Ogólnopolskiego Towarzystwa Ochrony Ptaków (od lutego 2010 roku). Dr inż. Gac jest laureatem 3 nagród Rektora Politechniki Warszawskiej za osiągniecia naukowe, otrzymał stypendiom Fundacji na rzecz Nauki Polskiej START , stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla młodych naukowców ( ) nagrodę za najlepszy artykuł konferencyjny na konferencji międzynarodowej CHAOS 2008 oraz za najlepsze wystąpienie konferencyjne na międzynarodowym kongresie World Congress on Mechanical, Chemical and Material Engineering w 2015 w Barcelonie. 5. Podsumowanie i wniosek końcowy W wyniku dokonanej powyżej oceny osiągnięcia naukowego pt.: Zjawiska transportu kropel cieczy w strukturach włókninowych oraz całokształtu dorobku naukowo-badawczego, dydaktycznego i organizacyjnego mogę stwierdzić, że dr inż. Jakub Gac jest aktywnym pracownikiem naukowym, dojrzałym do samodzielnej działalności naukowej. Ma spory dorobek dydaktyczny i organizacyjny. Efekty działalności zawodowej Habilitanta spełniają wymagania stawiane kandydatom do nadania stopnia naukowego doktora habilitowanego. 6

7 Na tej podstawie wyrażam poparcie dla wniosku o nadanie dr. inż. Jakubowi Gacowi stopnia naukowego doktora habilitowanego w dziedzinie nauk technicznych w dyscyplinie inżynieria chemiczna. 7