TDK

Az Áramlástan Tanszék aktuális tudományos diákköri feladatai

2013 február 5.

Tetőszerkezetre ható erők szimulációs elemzése

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, kristof@ara.bme.hu

A tetőszerkezetre ható légerők szimulációs meghatározása jelentős bizonytalanságokat hordoz. Ennek elsődleges oka, hogy a szögletes testek felületén kialakuló nyomásmegoszlást a legtöbb ismert turbulencia modell pontatlanul adja vissza. A kutatás célja az új v2-f turbulencia modell tesztelése komplex geometriai feladaton: oldalfalakon és tetőn kialakuló nyomásmegoszlás számítása és az eredmények összevetése szélcsatornás mérések adataival.

Légzsilipek konvektív hőveszteségének vizsgálata

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, kristof@ara.bme.hu

Helyszíni mérések során gyűjtött nyitási statisztikák kiértékelése, egyidejű nyitások gyakoriságának és időtartamának elemzése. Konvektív hőveszteség elemzése háromdimenziós szimulációs modell felhasználásával, különféle hőmérséklet és nyomásviszonyok feltételezésével. Az eredmények általánosítása méretezési elvek kidolgozása légzsilipekhez.

Vízelosztó rendszer hidraulikai paramétereinek meghatározása

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, kristof@ara.bme.hu

Vegyiparban, szennyvízkezelési technológiákban, épületgépészetben gyakran szükséges a folyadékok vagy gázok térben egyenletesen elosztott bevezetése, melyet legtöbb esetben furatokkal ellátott csővel valósítanak meg. A furatok kilépési vesztesége függ a furaton kilépő áramlás és a csőbeli áramlás sebességeinek arányától is. A kutatás célja vízzel működő, egyszerű kísérleti berendezés építése és a jelenség kísérleti vizsgálata széles paramétertartományban, továbbá az eredmények felhasználásával pontosabb hidraulikai modellek fejlesztése egyenletesebb elosztó rendszerek tervezésének támogatása érdekében.

Áramláshoz kapcsolt diszkrét elem módszer megismerése

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, kristof@ara.bme.hu

A kutatás célja nagy sűrűségű, fluidizált állapotú szemcsehalmazok mozgásának tanulmányozása, melyekben a szemcsék ütközése jelentősen befolyásolja a kétfázisú áramlás jellemzőit, ennek kapcsán az egymással összekapcsolt, nyitott forráskódú áramlástani megoldót és diszkrét elem megoldót tartalmazó CFDEM rendszer megismerése, a szolver gyakorlati alkalmazási lehetőségeinek feltárása.

Turbulencia-modellek vizsgálata, fejlesztése

Konzulens: Hernádi Zoltán, hernadi@ara.bme.hu

A turbulencia – a klasszikus fizika egyik legfontosabb megoldatlan problémája – az áramlástani feladatok jelentős részében jelen van. Emiatt az elmúlt évtizedekben számos módszert dolgoztak ki, amellyel a turbulencia jelensége, hatásai figyelembe vehetők. A TDK munka célja, hogy a hallgató megismerkedjen a napjainkban leginkább ígéretes LES, DES és hibrid LES-RANS modellekkel. Valósítson meg olyan numerikus szimulációkat, amellyel a vizsgált modellek összehasonlíthatóak (javasolt OpenFOAM vagy Matlab használata, de ezek ismerete nem feltétel) és vizsgálja meg a modellek korlátait, illetve a továbbfejlesztés lehetőségeit.

Többfázisú áramlási modellek vizsgálata és fejlesztése

Konzulens: Hernádi Zoltán, hernadi@ara.bme.hu

A többfázisú áramlások (pl. víz-levegő áramlás) és a fázisátalakulás (pl. víz-vízgőz áramlás) megfelelő kezelése az egyik legnagyobb kihívás a modern numerikus áramlástanban. A TDK munka célja, hogy a hallgató megismerkedjen a többfázisú áramlások leírására alkalmas modellekkel, pl. a VOF és a Level-Set módszerekkel. A módszereket egy konkrét áramlástani feladatra implementálja pl. OpenFOAM vagy Matlab segítségével (a szoftverek ismerete nem feltétel). Végezzen összehasonlításokat és elemezze a módszerek korlátait, vizsgálja a továbbfejlesztés lehetőségeit.

Képfeldolgozáson alapuló méréstechnikák fejlesztése és alkalmazása fogaskerék által indukált olaj-levegő kétfázisú áramlásban

Konzulens: Várhegyi Zsolt, PhD hallgató, varhegyi@ara.bme.hu

A kétfázisú (olaj-levegő, víz-gőz) áramlások izgalmas sajátossága a fázisokat elválasztó határfelület vislekedése: buborék- és cseppképződés, szabadsugarak, fátylak, filmek, felületi hullámok egyaránt előfordulnak. A határfelület viselkedésének pontos ismerete gyakran az ipari alkalmazások kulcsa is. Ekkor kerülnek előtérbe a képfeldolgozáson alapuló, optikai méréstechnikák, melyekkel képesek vagyunk pontos térbeli és időbeli adatokat nyerni a fázishatár viselkedéséről az áramlás megzavarása nélkül. Feladat: egy forgó fogaskerék által, levegő-folyadék kétfázisú közegben indukált fröcskölő áramlás kísérleti vizsgálata újszerű, optikai méréstechnikán és képfeldolgozáson alapuló módszerekkel a tanszék kísérleti berendezésén.

Melegen hengerelt acél lemeztekercs hűlési viszonyainak javítása

Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi docens, vad@ara.bme.hu

A meleghengerműből származó izzó acéllemezt (képünkön) tekercselik, és raktárépületben tárolják, majd viszik további feldolgozásra. Kívánatos lenne a lemeztekercsek hűlésének felgyorsítása, hogy mielőbb a feldolgozó gépsorra lehessen őket adni. Ennek érdekében a raktárépület szellőzési viszonyait kell javítanunk. A projekt legelején – az első 1-2 oktatási héten – helyszíni bejáráson, valamint „éles” lég- és hőtechnikai mérésen veszünk részt a Dunai Vasmű impozáns méretű melegtekercs-raktárában (légsebességek, hőmérsékletek mérése). A bejáráson betekintést nyerhetünk az acélgyártás lenyűgöző részleteibe – izzó fém, tiszteletet parancsoló méretek… A mérési adatok és alapvető áramlástechnikai megfontolások révén modellt alkotunk a raktárépület szellőzésére vonatkozóan. A modell alkalmazásával meghatározzuk a szellőzés javításának irányelveit.

Villamos motor-hűtő ventilátor áramlástechnikai és akusztikai tulajdonságainak mérése

Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi docens, vad@ara.bme.hu

Villamos motorok hűtésének különleges gépei a nagy fajlagos teljesítményű – a kívánt hűtő légáramot viszonylag kis gépmérettel és fordulatszámmal megvalósító –, ugyanakkor csendes üzemű axiális átömlésű ventilátorok. A ventilátor és a burkolat közötti rés lényeges konstrukciós jellemző. A résméret alapvetően meghatározza a ventilátor légtechnikai teljesítményét és zaját. A feladat előzményeként félempirikus modellt alkottunk a résben kialakuló áramlásra vonatkozóan, továbbá számítógépes szimulációval felkutattuk az áramlás és zajkeltés részleteit. A kutatás-fejlesztés jelen fázisában a Polimertechnika Tanszék által rendelkezésünkre bocsátott különleges ventilátor-prototípuson lehetőségünk nyílik a légrés-mérettől függő légszállítás és zaj mérési vizsgálatára. Ennek érdekében speciális mérési összeállítást tervezünk, amely lehetővé teszi a légrés-méret változtatását. A mérések révén bővítjük a ventilátor-üzemeltetésre vonatkozó tapasztalatokat, és ellenőrizzük a számítási modellek helyességét.

Új típusú forgódugattyús hőerőgép áramlástani optimalizálása

Konzulens: Dr. Szente Viktor, tudományos munkatárs, szente@ara.bme.hu

A kutatás célja alacsony hőtartalmú (pl. geotermikus) energia hasznosításához készült új típusú forgódugattyús hőerőgép modellezése, áramlástani optimalizálása. A folyamat támogatása numerikus áramlástani (CFD) és kiegészítő áramlás-méréstechnikai módszerekkel.