TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA

Átírás

1 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA NOVEMBER 12. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

2 2. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

3 A TDK KONFERENCIA FŐ TÁMOGATÓI Akadémiai Kiadó Egyetemi Hallgatói Képviselet Gépészkari Hallgatói Képviselet Pro Progresszió Alapítvány Energetikai Szakkollégium 1975-ben végzett gépészmérnökök alapítványa Prof. Dr. Kozmann György Knorr-Bremse Vasúti Jármű Rendszerek Hungária Kft. MechatroMotive Kft. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 3.

4 A TDK KONFERENCIA SZEKCIÓI ALKALMAZOTT MECHANIKA I. 5. ALKALMAZOTT MECHANIKA II. 15. ALKALMAZOTT MECHANIKA III. 23. ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA 34. ÁRAMLÁSTAN 44. BIOMECHATRONIKA 56. ENERGETIKA 64. ÉPÜLETGÉPÉSZET ÉS GÉPÉSZETI ELJÁRÁSTECHNIKA 73. GÉPGYÁRTÁSTECHNOLÓGIA 84. GÉPTERVEZÉS 90. GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉS 100. HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA 108. MECHATRONIKA 114. OPTOMECHATRONIKA 123. ORVOSTECHNIKA 131. POLIMER ANYAGTUDOMÁNY 139. POLIMER KOMPOZITOK 146. POLIMER TECHNOLÓGIA Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

5 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ALKALMAZOTT MECHANIKA I. Helyszín: MM épület I. em. 26. Tanszékvezetői iroda Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Dr. Csernák Gábor, egyetemi docens Titkár: Nagy Dalma, doktorandusz Tag: Dr. Bencsik László, tudományos munkatárs 9:00 Gyenge Ákos Perpetuális pontok új eszköz a nemlineáris dinamikában Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens 9:20 Vincze Balázs Diszkrét idejű Kuramoto oszcillátorok dinamikája Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens 9:40 Fodor Gergő Kollokációs módszer alkalmazása sztochasztikus késleltetett differenciálegyenletekre Konzulens: Sykora Henrik, tanszéki mérnök 10:00 Zajcsuk Liliána Átjárás állásból járásba és átállás járásról állásra Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs SZÜNET Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 5.

6 10:30 Szabó Bendegúz Mobiltelefon tehetetlenségi nyomatékainak mérése belső szenzorokkal Konzulens: Dr. Stépán Gábor, egyetemi tanár 10:50 Ismayilov Mirroyal Modell-prediktív szabályozási sémák az emberi egyensúlyozás inverz inga modelljeire Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs 11:10 Csuzdi Domonkos, Antal Péter Inverz inga egyensúlyozása tintasugaras nyomtató mechanizmusával Konzulens: Dr. Insperger Tamás, egyetemi tanár 11:30 Syzdykova Assiya Egyensúlyi helyzetek meghatározása a klasszikus korlátozott háromtestprobléma témakörében Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens 6. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

7 Perpetuális pontok új eszköz a nemlineáris dinamikában (Perpetuals points a new tool in nonlinear dynamics) Gyenge Ákos BSc akos.gyenge.akos@gmail.com Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék A nemlineáris dinamika a XX. században gyors fejlődésnek indult, köszönhetően a számítógépek előretörésének és ezzel a számítási kapacitás megnövekedésének. Nem pusztán komplex rendszerek szimulációja vált lehetővé, hanem a technológia fejlődésével a területen látványos ábrák születtek, melyek a hétköznapi emberek körében is népszerűvé tették a fraktálokat, illetve a káoszelméletet. A fejlődéssel együtt az alkalmazások száma is növekedett, napjainkban már számos, világunkat leíró modell (legyen szó gazdaságtanról, biológiáról, pszichológiáról vagy a műszaki tudományokról) alapja a nemlineáris dinamika. Ezen rendszerek stabilitásának vizsgálata különösen fontos, azonban nehéz feladat. Dolgozatomban egy olyan eszközt fogok vizsgálni, amely mindössze 5 éve jelent meg az irodalomban: a perpetuális pontokat [1]. Ezen pontokban a sebesség nem zérus, hanem maximális. Egyes kutatások szerint vizsgálatuk segíthet a rejtett attraktorok megtalálásában, továbbá a perpetuális pontok jelenlétéből következtetni lehet a rendszer disszipatív voltára. Noha ezen állításokat más szerzők cáfolják, egyértelműen még nem lehet megítélni az eszköz hasznosságát. TDK dolgozatomban összefoglalom az eddigi irodalmat, valamint további példákon keresztül vizsgálom a perpetuális pontokat, kitérek azok gyakorlati alkalmazhatóságára. Irodalom: [1] Prasad, A. [2015] Existence of perpetual points in nonlinear dynamical systems and its applications, Int. J. Bifurcation and Chaos 25, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 7.

8 Diszkrét idejű Kuramoto oszcillátorok dinamikája (Dynamics of discrete time Kuramoto oscillators) Vincze Balázs BSc Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék A szinkronizáció az egyik legfontosabb jelenség számos fizikai, kémiai, illetve biológiai rendszerben. Ezeket a rendszereket oszcillátorok alkotják, melyeket a fázisukkal lehet jellemezni. Szinkronizáció akkor jöhet létre, hogy ezek az oszcillátorok valamilyen kölcsönhatásban vannak egymással. A Kuramoto oszcillátor egy általános modellje a fáziskapcsolt oszcillátoroknak (rotátoroknak). Ebben a dolgozatban a Kuramoto modell diszkrét idejű változatát vizsgáljuk. Egy mozgásállandó bevezetésével egyszerűsítjük a feladatot. Megvizsgáljuk a rendszer stabilitását két illetve három oszcillátor esetén, és definiáljuk az ehhez kapcsolódó szinkron illetve aszinkron halmazokat. Kiszámoljuk a stabil kettes ciklusok létezésének feltételeit a szinkron valamint aszinkron halmazok esetén és megfigyeljük a magasabb rendű ciklusok, majd a káosz megjelenését. 8. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

9 Kollokációs módszer alkalmazása sztochasztikus késleltetett differenciálegyenletekre (Collocation method for stochastic delay differential equations) Fodor Gergő MSc Konzulens: Sykora Henrik, tanszéki mérnök, Műszaki Mechanikai Tanszék Késleltetett differenciálegyenleteket számtalan területen alkalmaznak műszaki rendszerek leírására, például késleltetett szabályozási körök, fantom forgalmi dugók vagy szerszámgéprezgések esetén. A legfontosabb cél a kialakuló rezgések elkerülése, minimalizálása, a rendszer stabilitásának biztosítása. Általában az említett rendszerek vizsgálatakor a sztochasztikus hatásokat elhanyagolják (pl.: késleltetett szabályozási körök esetén a nem szűrhető sztochasztikus zajokat, szerszámgéprezgések esetén a sztochasztikus forgácsolóerőt), pedig a rendszer viselkedését ezek a hatások jelentősen befolyásolhatják. A sztochasztikus zavarások figyelembevétele ezeknél a rendszereknél sztochasztikus késleltetett differenciálegyenletekre vezet. Ezek az egyenletek komplex matematikai problémák, analitikus úton nem megoldhatók, csupán numerikus módszerek segítségével lehetséges a vizsgálatuk (pl. Monte-Carlo szimulációk statisztikai elemzése), melyek számítási igénye jelentős. Ennek megfelelően gyors és hatékony a numerikus algoritmusokra van szükség, amelyekkel a rendszer viselkedése (stabilitás, stacionárius viselkedés) tanulmányozható. A kutatás célja, hogy kiterjesszük a determinisztikus késleltetett differenciálegyenletek stabilitási tulajdonságainak leírására alkalmas rendkívül hatékony kollokációs módszert [2] sztochasztikus késleltetett rendszerekre is, hogy azok momentumstabilitásának [1] vizsgálatára is megfelelő legyen. A módszer validálását ismert numerikus megoldókkal való összehasonlítással végezzük (pl. sztochasztikus szemi-diszkretizáció, Monte-Carlo szimulációk). Irodalom: [1] Henrik T. Sykora, Dániel Bachrathy, Gábor Stépán (2019), Stochastic Semi-Discretization for Linear Stochastic Delay Differential Equations, International Journal for Numerical Methods in Engineering [2] Butcher, E. A., Bobrenkov, O. A., Bueler, E., & Nindujarla, P. (2009). Analysis of Milling Stability by the Chebyshev Collocation Method: Algorithm and Optimal Stable Immersion Levels. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 4(3), doi: / Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 9.

10 Átjárás állásból járásba és átállás járásról állásra (Transition from standing still to walking and reverse) Zajcsuk Liliána MSc Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék Az emberi egyensúlyozás komplex, több izom közös munkáját igénylő feladat állás esetén is, amit a helyváltoztatás (séta vagy futás) még bonyolultabbá tesz. A dolgozat célja hozzájárulni az egyensúlyozás-folyamat felderítéséhez állás és járás esetén, majd összekapcsolni a kettőt a köztük lévő átmenet alapos vizsgálatával. Az irodalomkutatásból származó eredményeket saját, optikai mozgáskövető rendszerrel végzett mérésekkel hasonlítottam össze, elsősorban a következő kérdésekre fókuszálva: álló helyzetből indulva valóban előre dőlünk, és ezáltal instabil egyensúlyi helyzetbe hozzuk magunkat mielőtt megtesszük az első lépést? Megállás előtt vajon tényleg egy irreguláris lépést teszünk, hogy elnyelődjön a séta mozgási energiája? Mi történik álló ember meglökésekor? 10. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

11 Mobiltelefon tehetetlenségi nyomatékainak mérése belső szenzorokkal (Experimental identification of mass moments of inertion of mobile phones by means of its internal sensors) Szabó Bendegúz BSc Konzulens: Dr. Stépán Gábor, egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék Bonyolult rezgőrendszerek irányításához elengedhetetlen, hogy ismerjük a rezgőmotorokkal felszerelt eszköz fő tehetetlenségi nyomatékait. Ilyen rezgőrendszerrel felszerelt mobiltelefont véletlen elejtés közben forgatni lehetne [4], elkerülve a nagyobb károsodásokat, továbbá bonyolult, orientációra épülő alkalmazásokat lehetne rá fejleszteni. Ehhez először is mérnünk kell a készülék fő tehetetlenségi nyomatékait a lehető legegyszerűbb módon. A mobiltelefonban megtalálható szenzorok ideális környezetet nyújtanak a méréshez, a feladat megoldásához kitalált dinamikai kísérletek pedig bárki által könnyen elvégezhetőek. Az egyik ilyen kísérlet során a telefon saját tehetetlenségi főtengelyei körül billeg, miközben egy erre a feladatra fejlesztett alkalmazással rögzítjük a vízszintes síkkal bezárt szöget. A méréshez használt, beépített orientációs szenzor statikus helyzetben pontosan jelzi ki a mért értékeket, viszont a dinamikai esetben történő orientáció mérés a gyorsulásmérő késleltetett reakciója miatt hibás lehet [1]. Ezt könnyen lehet vizsgálni kalibrációs mérésekkel. A feltehetően hibás mérés viszont nem befolyásolja a mért pontokra illesztett görbéből kiolvasható periódusidőt, aminek segítségével megkaphatjuk a keresett tehetetlenségi nyomaték értékeket. A dolgozat bevezető része a mérések dinamikai hátterének levezetésével foglalkozik, felhasználva mind a dinamika alapegyenletét, mind a másodfajú Lagrange-egyenletet [3]. Kitérek a kapott, nemlineáris mozgásegyenletek tagjainak fizikai jelenésére, és az elhanyagolható, magasabb fokú tagokra. Bemutatom a méréshez használt, c\# [2] nyelvben programozott Android alkalmazást. A kapott értékek rögzítése és kiértékelése, majd végül a szenzorok kalibrációs mérése a záró fejezetben kerül ismertetésre. Irodalom: [1] Tamas Insperger, Gabor Stepan, Janos Turi: Delayed feedback of sampled higher derivatives, Phil. Trans. R. Soc. A 368, (2010) [2] Reiter István: C\# programozás lépésről lépésre, Jedlik Oktatási Stúdió KFT. (2016) [3] Ludvig Győző: Gépek dinamikája, Műszaki Könyvkiadó, (1983) [4] Lukács Ferenc: Mobiltelefon szabadesésének befolyásolása vibromotor segítségével, Szakdolgozat, (2013) Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 11.

12 Modell-prediktív szabályozási sémák az emberi egyensúlyozás inverz inga modelljeire (Model predictive control schemes for the inverted pendulum models of human balancing) Ismayilov Mirroyal BSc Konzulens: Dr. Zelei Ambrus, tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék Az emberi népesség átlagos életkorának várható fokozatos növekedése miatt az emberi egyensúlyozási problémák megoldásának fontossága növekvő tendenciát mutt. Bár a központi idegrendszer által végrehajtott visszacsatolási folyamatokkal kapcsolatban jelentős szakirodalom áll rendelkezésre, a folyamat működési elve még nem tisztázott. Kutatásunk középpontjában elsődlegesen a pszturális egyensúlyozás közben zajló idegi folyamatok modellezése áll. A fő cél megválaszolni, hogy a folyamat leírható-e a hagyományos lineáris szabályozókkal, mint például a PD, PID, PIDA vagy az új típusú modell alapú szabályozók egyikével. Bizonyos technikákat alkalmazunk a holtsáv jelenlétéből adódó nemfolytonosság kezelésére. Ezen kívül az energiaalapú modell-prediktív szabályozót kiterjesztjük a kettős inverzinga modellre, amely a csípőízületet is figyelembe veszi. Összegzésként összehasonlítjuk a sima és nem sima holtsáv modelleket. Ezen kívül a szimulációk eredményeit összehasonlítják az inverz ingamodell korábban kapott eredményeivel és stabilometriai mérésekkel is. 12. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

13 Inverz inga egyensúlyozása tintasugaras nyomtató mechanizmusával (Balancing an inverted pendulum using inkjet printer mechanism) Csuzdi Domonkos BSc, Antal Péter BSc Konzulens: Dr. Insperger Tamás, egyetemi tanár, Műszaki Mechanikai Tanszék Bizonyára sokan próbáltunk meg különböző hétköznapi tárgyakat (legyen az ceruza, partvis, felmosó) az ujjhegyünkön egyensúlyozni, de hamar rájöttünk, nem is olyan egyszerű feladat ennek elvégzése. A tapasztalat szerint minél hosszabb a tárgy, annál több ideig tudjuk azt stabilan egyensúlyozni. Könnyedén elérkezhetünk ahhoz a ponthoz, amelynél bármilyen gyorsan is reagálunk, nem lehet tovább megőrizni a stabilitást. Az egyetemen lehetőségünk volt tanulni e jelenségről részletesebben, mely hétköznapi és mérnöki vonatkozásai miatt megragadta figyelmünket. Ott az emberi egyensúlyozást egy vízszintesen megvezetett inverz ingával modelleztük, ezzel síkbeli feladatra redukálva a problémát. Ez alapján az egyszerűsített modell alapján létre szerettünk volna hozni egy olyan kísérleti eszközt, melyen szemléltetni tudjuk nagy vonalakban a rúdegyensúlyozás folyamatát. Ennek szabályozása állatorvosi lónak számít a klasszikus szabályozástechnikában, számtalan módszert alkottak már rá. Mi a hangsúlyt inkább egy működő szerkezet megépítésére helyeztük, melyen tanulmányozhatjuk a különböző paraméterek hatását a rendszerre, a jövőben pedig alapjául szolgálhat kettős, esetleg hármas inga egyensúlyozására is, igény szerint az emberi érzékelés időkésését is modellezve. Az eszköz alapjának egy tintasugaras nyomtatót választottunk, melynek nyomtatófeje az utánozni kívánt mozgás végrehajtására tökéletesen alkalmas: nagy sebességgel, nagyon pontosan képes mozogni (gondoljunk csak a nyomtatás sebességére, és a betűk méretére). Feladatunk többek között a nyomtató felépítésének tanulmányozása, és aktuátorának, valamint szenzorai működésének megértése, visszafejtése volt. Részletes kapcsolási rajz, és egyéb működési paraméterek nem álltak rendelkezésünkre, ezeket magunknak kellett kísérleti úton meghatározni. Az egész rendszert egy Arduino Uno mikrokontrollerrel működtetjük, kiegészítve egyéb szenzorokkal és szerkezeti elemekkel. A digitális szabályozást egy PD szabályozó látja el, melynek paramétereit szemidiszkretizációval határoztuk meg, a felállított mechanikai modell segítségével. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 13.

14 Egyensúlyi helyzetek meghatározása a klasszikus korlátozott háromtestprobléma témakörében (Historical derivations of equilibrium points in the restricted three-body celestial problem) Syzdykova Assiya BSc syzdykova.1998@gmail.com Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék A bemutatott kutatás az ún. korlátozott háromtest-probléma témakörére épül, melyet a Francia-Olasz matematikus Joseph-Louis Lagrange vizsgált széleskörűen először. A két fő tömeg M1 és M2 jelentőségének feltételezésével M-hez képest a megvalósuló mozgás nagyon jó közelítéssel egy álló síkon valósul meg. Lagrange tömegre való feltételezésével és más elhanyagolásokkal, olyan pontok találhatók ezen a síkon ahol az M-re ható erők kiegyensúlyozzák egymást, azaz, másszóval M egyensúlyi helyzetbe kerülhet. Ennek eredményeképpen öt megkülönböztethető helyzetű, nem tömeggel azonosított, egyensúlyi helyzet található, melyek közül némely megtalálható egyszerű más kicsit komplikáltabb módon. Ez az öt különböző egyensúlyi helyzetet közös néven Lagrange-pontoknak hívjuk, melyek mindig megtalálhatók két egymással összemérhető két tömeget tartalmazó égi mechanikai rendszerben, mint a Nap-Föld, Föld-Hold rendszerek. Amellett, hogy bizonyos égi mechanikai kettős rendszerekben jelentős égi törmelék halmozódhat fel, mint például a Trójai aszteroidák a Nap-Jupiter rendszerben, ezek a speciális égi pontok jelentős szerephez juthatnak különböző űrbéli missziók során. Ezek az egyensúlyi helyzetek a mechanikai/matematikai jellemzők alapján lehetnek stabilak, illetve instabilak. Ha stabilitás valamilyen formában biztosított, műholdakat vagy egyéb űrbéli eszközöket lehet ezeken a térbeli pontokban tartani kevés befektetett energia hozzáadással relatíve egy helyzetben a fent említett kettős égi rendszerhez képest. A kutatás első részében a tömegvonzásból és a körmozgásból adódó potenciál és a klasszikus Dirichlet tétel alkalmazása alapján levezethetők az egyensúlyi helyzetek, azaz a Lagrangepontok. Először bemutatjuk a potenciálfüggvény meghatározásásnak módját, illetve a tisztán kettős rendszerekre érvények Kepler-törvényeket. A teljes Dirichlet-tétel alkalmazásával mind az egyensúlyi helyzetek meghatározhatók a lokális sík közös tömegpontjához képesti (x, y) koordináta-rendszerben, mind azok stabilitási jellemzői is. Ez a számítás elvégezhető a potenciál függvény segítségével mint geometriai extrénum keresés és görbületmeghatározás. A második részben kitérünk Lagrange klasszikus gondolatmenetére. Ebben a kutatási részben alkalmazzuk az analitikus megoldáshoz szükséges Lagrange által bevezetett közelítéseket, melyeket összevetünk a numerikus eredményekkel, különös tekintetettel figyelembe véve egy valós kettős pl. Föld-Hold rendszert. Irodalom: [1] Schnittman, J.D. (2018). The Lagrange equilibrium points L4 and L5 in a black hole binary system. arxiv: v Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

15 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ALKALMAZOTT MECHANIKA II. Helyszín: MM épület fszt. 15. Nagylabor Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Dr. Szekrényes András, egyetemi docens Titkár: Vizi Máté, doktorandusz Tag: Pölöskei Tamás, tanszéki mérnök 9:00 Berencsi Bence Hőmérséklet hatásának vizsgálata squash labdák becsapódási és visszapattanási jellemzőire, nagysebességű videófelvételek és numerikus szimuláció segítségével Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens 9:20 Takács Donát Numerikus modális analízis izogeometrikus analízis segítségével Konzulens: Dr. Hénap Gábor, adjunktus 9:40 Horváth András Levente Two-layer viscoplastic anyagmodell paraméterillesztése saját fejlesztésű algoritmus és szoftver segítségével Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens 10:00 Hauck Bence Szabadvezeték sodrony végeselemes modelljének egyszerűsítése Konzulensek: Dr. Miklós Ákos, tudományos munkatárs Dr. Magyar Bálint, adjunktus SZÜNET Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 15.

16 10:30 Zsiros Ádám Mechanisztikus turbulenciamodell energiaspektrumának vizsgálata Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens Lelkes János, doktorandusz 10:50 Zsiros Ádám Inhomogén rudak energiaspektrumának vizsgálata rugalmas és viszkózus peremfeltételek esetén Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens Lelkes János, doktorandusz 16. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

17 Hőmérséklet hatásának vizsgálata squash labdák becsapódási és visszapattanási jellemzőire, nagysebességű videófelvételek és numerikus szimuláció segítségével (Analyzing the effect of temperature on the impacts of squash balls using high-speed camera recordings and numeric simulation) Berencsi Bence MSc Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék A kutatásom alapkérdése, hogy milyen hatással van a hőmérséklet változása különböző típusú squash labdák becsapódási és visszapattanási viszonyaira és célja egy átfogó kép alkotása, melyben egy adott gyártótól vett összes labdatípus vizsgálata egyszerre valósul meg egy komplex mérési sorozat keretein belül. A dolgozat célkitűzései közé tartozott a szakdolgozatom elkészítése során megépített kísérleti kilövő berendezés fejlesztése, illetve a megalkotott képfeldolgozó algoritmus további optimalizálása, melyekkel gördülékenyen és precízen végrehajthatóak voltak a kívánt mérések. A dolgozat végcélja mindezek mellett egy végeselemes modell megalkotása, majd a numerikus szimuláció mérési eredményekkel való összehasonlítása volt. A kísérleti kilövő berendezés fejlesztése minden mérési pontnál azonos módon tette lehetővé a gyorskamera fókuszába érkező, falra merőleges, perdületmentes becsapódásokat, valamint a labda kezdősebességének előzetes beállítását. Az alkalmazott képfeldolgozó algoritmus MATLAB környezetben íródott a background subtraction módszerét felhasználva, mely segítségével a squash labdák nyomonkövethetővé váltak súlypontjaik helyzetének meghatározásával. A kód optimalizálásának célja a nagy mennyiségű videófelvétel kiértékelésének felgyorsítása és a kinyert sebesség adatok pontosabb meghatározása volt. A végeselemes szimulációkat az ABAQUS kereskedelmi végeselemes szoftverrel végeztem el, melyben anyagmodellként a szakirodalomban széleskörűen elfogadott Arruda-Boyce hiperelasztikus modellt használtam, viszkoelasztikus hatással kiegészítve. A kiértékelés során vizsgáltam a labda becsapódások legfontosabb paramétereit, mint például az ütközési tényezőt, a kontakt időt, a deformált alakokat és nyúlásokat, illetve a veszteséghez kapcsolódó visszapattanási jellemzőt, mindet a hőmérsékletváltozás és a labda típusbeli különbségeivel figyelembe véve. Az anyagparaméterek meghatározását követően kiválasztottam az öt labdatípus két szélső elemét, majd ezekre készítettem el a végeselemes modelleket. A szimuláció valós mérési eredményekkel való összehasonlítása során kerestem a magyarázatot az esetlegesen kialakuló eltérésekre. Összességében úgy gondolom, hogy kutatásom hasznosnak bizonyult tekintve, hogy hasonlóan széleskörű, squash labdát érintő vizsgálattal nem találkoztam a szakirodalomban. Eredményeim mélyebb betekintést engednek a squash dinamikájának világába, melyek a későbbiekben hasznosak lehetnek mérnöki, de akár sportolói szempontból is. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 17.

18 Numerikus modális analízis izogeometrikus analízis segítségével (Numerical modal analysis using isogeometric analysis) Takács Donát BSc Konzulens: Dr. Hénap Gábor, adjunktus, Műszaki Mechanikai Tanszék A modális analízis széles eszköztárának egyik gyakran használt numerikus módszere a végeselemes módszer (VEM). A VEM-alkalmazásakor a modell elemszámának növelésével egyre pontosabb becslést kaphatunk egyre több sajátfrekvenciára. A VEM egy új megközelítése az izogeometrikus analízis (IGA), melyben NURBS-alapú elemeket és bázisfüggvényeket alkalmazva nem csak egzaktul reprezentálhatóak görbült alaksajátosságok, hanem a formafüggvények elemhatárokon tekintett folytonosságának mértéke is könnyedén növelhető. Az IGA ezen tulajdonságai mind túlmutatnak a klasszikus VEM lehetőségein, és általuk a sajátfrekvenciák meghatározása is pontosabbá válik. Dolgozatomban a két módszer közötti különbséget az Euler-Bernoulli- és a Timoshenko-féle gerendaelméleten alapuló modellekkel kapott eredményeken keresztül is megvizsgálom. 18. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

19 Two-layer viscoplastic anyagmodell paraméterillesztése saját fejlesztésű algoritmus és szoftver segítségével (Parameter fitting procedure of the Two-layer viscoplastic model using self-developed algorithm and software) Horváth András Levente MSc Konzulens: Dr. Kossa Attila, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék A különféle mechanikai számítások során az anyagok mechanikai viselkedését paraméteres egyenletekkel anyagmodellekkel írhatjuk le. Ezen számítások (pl. VEM szimulációk) pontosságához a megfelelő modell kiválasztásán túl elengedhetetlen az anyagparaméterek pontos ismerete, ezért ez a paraméter identifikáció gyakori probléma a mérnöki gyakorlatban. Az anyagparaméterek meghatározása egy optimalizálási problémaként írható le, melynek során a mért adatok és az anyagmodell által előrejelzett viselkedés közötti eltérését minimalizáljuk a modellparaméterek megfelelő megválasztásával. Összetett viselkedésű anyagok (pl. hőre lágyuló polimerek) esetén ez egy sokdimenziós problémát jelent, ami már manuálisan vagy a legegyszerűbb algoritmusokkal sem kezelhető könnyedén. A dolgozatomban az ABAQUS [1] kereskedelmi végeselemes szoftverben elérhető Two-layer viscoplastic modell paramétereinek meghatározásával foglalkozom. Ez az anyagmodell két fő részből áll: az egyik rész írja le a rugalmas-képlékeny viselkedést, míg a vele párhuzamosan kapcsolt másik rész felelős a viszkoelasztikus viselkedés modellezéséért. A modell anyagparamétereinek száma attól függ, hogy milyen nemlineáris tagokat használunk a felépítés során. Az általam vizsgált nemlineáris modell esetén összesen 7 paraméter adódik, melyek értékére különböző megkötések adottak. A Two-layer viscoplastic modell segítségével hatékonyan tudjuk modellezni akár a hőre lágyuló polimerek anyagi viselkedését, de természetesen fémekhez is egyaránt használható. A fenti modell anyagparamétereinek meghatározásához saját algoritmust és szoftvert írtam Python programozási környezetben. A program célja, hogy képes legyen a feladatot nagyságrendileg gyorsabban elvégezni, mintha egy külső optimalizáló szoftver használnánk, ahogyan azt többen is a szakirodalomban javasolják. A szoftver rendelkezik grafikus felülettel, ami miatt a kezelés könnyedén megtanulható és használatához nem kellenek programozási ismeretek. A felületen kiválasztható az optimalizálási módszer és állíthatóak a legfontosabb beállítások is. Az általam írt program eredményeit összehasonlítom egy szokásos paraméterillesztési technika eredményeivel, különös tekintettel a szükséges futásidőre. Ehhez az összehasonlításhoz korábban elvégzett anyagmérésekből származó adatokat használok fel. Kimutatom az általam írt algoritmus és szoftver hatékonyságát. Bár a dolgozatom főként a Two-layer viscoplastic modellel foglalkozik, az elkészített szoftverhez a moduláris felépítés miatt hozzáadhatók más anyagmodellek is, így a paraméter identifikáció azokon is elvégezhető. Irodalom: [1] Dassault Systemes: ABAQUS. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 19.

20 Szabadvezeték sodrony végeselemes modelljének egyszerűsítése (Finite element model reduction of overhead line cables) Hauck Bence MSc Konzulensek: Dr. Miklós Ákos, tudományos munkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék Dr. Magyar Bálint, adjunktus, Műszaki Mechanikai Tanszék Villamos energiaszállításra leggyakrabban szabadvezetékeket alkalmaznak, amelyek egy vagy több vezetéksodronyból készülnek. Ezek az elektromos terhelésen kívül jelentős mechanikai behatásnak vannak kitéve, melyek nagy része a vezeték körül áramló szél miatt alakul ki. Ilyen például a Kármán-féle örvénysor, ami egy nagy frekvencián történő rezgést generál. Ez gyakran vezet a kábel vagy az azt rögzítő alkatrészek kifáradásához. Tehát mechanikai szempontból is fontos vizsgálni ezen rendszereket. A mechanikai modellalkotásnál meg kell fontolni, hogy egy nagyon egyszerű, primitív modell eredményeiből lehet-e messzemenő következtetéseket levonni. Viszont egy nagyon részletes, több oszlopköznyi vezetékszakasz modell rendkívül nagy számítási kapacitást és időt igényel. Feladatunk egy kellően pontos, ám viszonylag kevés elemből álló végeselem modell létrehozása. Ezt úgy érjük el, hogy egy rövid vezetékdarab részletes modelljéből állítunk elő egy azzal egyenértékű gerenda elemet. Továbbá ezen modell redukció közben megismerjük a vezetéksodronyok sajátos mechanikai viselkedését is, ugyanis a spirális szálak miatt már egytengelyű húzás esetén is összetett igénybevétel figyelhető meg a sodronyon. Illetve vizsgáljuk, hogy a szálak közti súrlódás mekkora szerepet játszik az egyes terhelésekre adott válaszokban. A dolgozatban egy rövid vezetéksodrony darab részletes modelljéből képezzük a vele egyenértékű gerenda elem merevségi mátrixát, majd ezekből az elemekből építünk fel egy hosszabb vezetékszakaszt, és erre alkalmazzuk a szél általi gerjesztést. Irodalom: [1] Verebély László: Villamos erőátvitel, 3. kötet, Műszaki könyvkiadó, Budapest, [2] Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai, Budapest, [3] Alain Cardou: Mechanical models for overhead electrical conductors in bending, Université Laval, Québec, [4] Moharos I., Oldal I., Szekrényes A.: Végeselem-módszer, Typotex kiadó, Budapest, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

21 Mechanisztikus turbulenciamodell energiaspektrumának vizsgálata (Investigation of the energy spectrum of a mechanistic turbulence model) Zsiros Ádám MSc adam.zsiros@live.com Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék Lelkes János, doktorandusz, Áramlástan Tanszék A turbulencia jelenségének megértése az egyik legjelentősebb matematikai és mérnöki feladat. A szemléltetés egyik gyakori formája az analitikus modellezés, így olyan egyszerűsített modellekre is szükség van, amelyek a turbulencia egy-egy fontos tulajdonságát ragadják meg. Ilyen modell a turbulens örvénykaszkád mechanisztikus modellje, amely Richardson kaszkádelméletének alapjain nyugszik. A legnagyobb méretű (hosszléptékű) örvények instabilitásuk révén felbomlanak kisebb és kisebb örvényekre egészen addig, amíg az energia disszipációja meg nem valósul a legkisebb örvények terén viszkozitás útján. A bemutatott mechanisztikus bináris fa modellben [1] a tömegek képviselik az örvények mozgási energiáját, míg a rugók által tárolt energia az energiaközlést, az örvények felbomlását. A bináris fa jelleg következtében egy nagy tömeg egy rugó segítségével van rögzítve a modell egyik végében. Ezen tömeg szerteágazóan kisebb és kisebb tömegekhez kapcsolódik, továbbá a modell másik végében a legkisebb tömegek kerülnek rögzítésre rugók és csillapítások által. Utóbbi az energia disszipációja miatt szükséges. A kutatás célja az ismertetett modell mechanikai paramétereinek finomhangolása és illesztése a jelenséghez kapcsolódó energia-disszipációt jellemző Kolmogorov-spektrum jellegéhez (eloszlásához). A bemutatott modell esetén a tömegek nagysága a Kolmogorov-spektrum abszcissza tengelyén megjelenített turbulencia-hosszléptéket analógiájának felel meg, míg a csillapításokon disszipált energia a turbulencia energia-disszipációját. Irodalom: [1] Kalmár-Nagy, T., & Bak, B. D. (2019). An intriguing analogy of Kolmogorov s scaling law in a hierarchical mass spring damper model. Nonlinear Dynamics. DOI: /s x Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 21.

22 Inhomogén rudak energiaspektrumának vizsgálata rugalmas és viszkózus peremfeltételek esetén (Energy spectrum of inhomogeneous rods with elastic and viscous boundary conditions) Zsiros Ádám MSc Konzulensek: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék Lelkes János, doktorandusz, Áramlástan Tanszék A turbulencia jelenségének megértése az egyik legjelentősebb matematikai és mérnöki feladat. A szemléltetés egyik gyakori formája az analitikus modellezés, így egyszerűsített modellek segítségével a turbulencia egy-egy sajátossága leírásra kerülhet. Kalmár-Nagy és Bak (2019) [1] kutatásai során a turbulencia során kialakuló örvény-felbomlás energiaspektrumát modellezték fenomenologikusan egy oszcillátorlánc segítségével. A modellben szereplő tömegek mozgási energiája a különböző hosszléptékű örvények mozgási energiájának feleltethető meg. A tömegek közt kapcsolatot teremtő rugók segítségével valósul meg az energiaáramlás, továbbá a lánc egyik vége és egy rögzített fal között elhelyezkedő csillapításon pedig az energia disszipációja megy végbe. A cikkben vizsgált 20 tömegből álló rezgőlánc kiterjeszthető egy rúdmodellé mint kontinuum határérték. A dolgozatban bemutatott munka célja egy energia-eloszlásbéli analógia meghatározása egy kontinuum, inhomogén rúdmodell longitudinális rezgése és a turbulens áramlás Kolmogorovspektruma között. Az említett rúdmodell egy olyan oszcillátorlánc kontinuum határértéke, amely rugóval, illetve csillapítással van rögzítve a környezethez a szabad végein. Az ismertetett rendszert leíró modell egy hullámegyenlet viszkózus és rugalmas peremfeltételekkel. A modell sajátértékeinek és lengésképeinek meghatározásához a változók idő és helyváltozó szerinti szétválasztását szükséges alkalmazni. Ennek eredményeképp adódik egy Sturm-Liouville probléma a térbeli részre. A független változóra alkalmazott sorfejtés eredményezi a megoldásfüggvényt, így a mozgási és helyzeti energiák eloszlása meghatározható a rúd mentén. A rúd energiaeloszlása meghatározásra került különböző exponenciálisan változó rugalmasságfüggvényekre. Irodalom: [1] Kalmár-Nagy, T., & Bak, B. D. (2019). An intriguing analogy of Kolmogorov s scaling law in a hierarchical mass spring damper model. Nonlinear Dynamics. DOI: /s x 22. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

23 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ALKALMAZOTT MECHANIKA III Helyszín: MM épület I. em. 29. Olvasóterem Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Dr. Stépán Gábor, egyetemi tanár Titkár: Vörös Illés, doktorandusz Tag: Dr. Antali Máté, MTA Prémium posztdoktori kutató 9:00 Sirák Márton Forgalomdinamikai modell globális vizsgálata és validációja mérés alapján Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz 9:20 Hertelendy Krisztián György Aktuátor dinamika hatása az adaptív sebességtartó automatika stabilitására Konzulens: Hajdu Dávid, tudományos segédmunkatárs 9:40 Fischer Zsolt A járműkommunikáció hatósugárfüggő vizsgálata vegyes forgalomban Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz 10:00 Martinovich Kristóf Járművek gyorsulás korlátjainak vizsgálata forgalom dinamikai szempontból Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz SZÜNET Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 23.

24 10:30 Minkó Martin Elektromos gördeszka mechanikai modellje és tervezése Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens 10:50 Horváth Hanna Zsófia Vontatmányok nemlineáris rezgései Konzulens: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens 11:10 Horváth Ádám Jármű fékezése PD szabályozó segítségével Konzulensek: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens Szűcs Balázs Máté, funkciófejlesztő mérnök 11:30 Iklódi Zsolt Lengésfojtó felütközés hatásának vizsgálata belső furateszterga stabilitására Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens 11:50 Salayev Nahid Esztergálási folyamat felületi hibáinak rekonstrukciója Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens 24. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

25 Forgalomdinamikai modell globális vizsgálata és validációja mérés alapján (Experiment-based global investigation and validation of traffic dynamics model) Sirák Márton BSc Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz, Műszaki Mechanikai Tanszék Forgalmas utakon gyakran szembesülünk az úgynevezett fantomdugó jelenségével, amikor a forgalom akár állásig lassul látványos ok, például terelés vagy karambol nélkül [1]. Ilyenkor egy sofőr valamilyen zavaró hatás következtében váratlanul fékez, amelyere a mögötte haladó jármű sofőrje még nagyobb fékezéssel reagál a reakcióidőből és a fékerő felépülési idejéből adódó időkésés miatt. Sűrű forgalom esetén ez a hatás egyre nagyobb léptékű lehet az egyre hátrébb lévő autóknál, míg végül kialakul a forgalmi dugó. Az egyre nagyobb mértékben terjedő autonóm járművek az ilyen váratlan események esetén az embernél jóval gyorsabban tudnak beavatkozni. Emellett folyamatosan figyelik az előttük haladó mozgását, így nem avatkoznak be a szükségesnél nagyobb mértékben. Ez az újabb autók egymás közötti kommunikációjával is kiegészül, ami tovább növeli a beavatkozások gyorsaságát és pontosságát. Elengedhetetlen viszont ezen járművek különböző bemenő információkra való érzékenységének megfelelő beállítása. Számos vizsgálat szerint megfelelő paraméterhangolással a fantomdugók már néhány százaléknyi forgalomban lévő autonóm járművel megelőzhetők. A dolgozatban az úgynevezett járműkövető modellt vizsgálom, ami n darab, egy gyűrűn egymás után haladó autó mozgását írja le egy késleltetett nemlineáris és nem-sima differenciálegyenlet rendszer segítségével. A szakirodalomban ma ez a fajta modellezés terjedt el a forgalomdinamikai jelenségek kvalitatív modellezésekor, azonban a modellek és a valós, mérések alapján kapott adatok között szignifikáns eltérés tapasztalható. Jelenleg a szakirodalomban nem érhető el olyan validált modell, amely lehetővé tenné az önvezető járművek megfelelően pontos paramétertervezését, és ezzel a fantomdugók megszüntetését. A munka célja így az [2] cikk és a University of Michigan kutatócsoportja által rendelkezésre bocsátott mérési adatok alapján felépített járműkövető modell lineáris és nemlineáris validálása. Ez a legegyszerűbb, de már autonóm járműveket, különböző emberi és gépi paramétereket, időkéséseket és nemlinearitásokat tartalmazó modell. A validáció során a modell lineáris stabilitását összevetettem a mérési eredményekkel, majd a paraméterek finomhangolása után a [3] algoritmuscsomag segítségével bifurkációs diagramokat számoltam, és összehasonlítottam őket a kísérleti adatokkal. Összegezve, munkám eredményeit felhasználva egy validált modell felállításával már lehetővé válhat az autonóm járművek ilyenfajta modell alapján történő paramétertervezése, és ezáltal a forgalmi dugók későbbi megszűnése. Irodalom: [1] G. Orosz, R. E. Wilson, B. Krauskopf, Global bifurcation investigation of an optimal velocity traffic model with driver reaction time, Phys. Rev. E 70:026207, 2004 [2] S.S. Avedisov, G. Bansal, A.K. Kiss, G. Orosz, Experimental verification platform for connected vehicle networks, Proceedings of the 21st IEEE ICITS, 2018 [3] K. Engelborghs et al, DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330, K.U.Leuven, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 25.

26 Aktuátor dinamika hatása az adaptív sebességtartó automatika stabilitására (Effects of actuator dynamics on the stability of adaptive cruise control) Hertelendy Krisztián György BSc Konzulens: Hajdu Dávid, tudományos segédmunkatárs, Műszaki Mechanikai Tanszék Számos technológiai területen egyre nagyobb igény jelentkezik a gépek automatizálására, mely a járműiparban, az automatizált járművek fejlesztésében is megfigyelhető. Jelen dolgozat témája az adaptív sebességtartó automatika (adaptive cruise control ACC) vizsgálata, amely az automatizált járművek sebességének forgalomtól függő szabályozását végzi. Mint a legtöbb szabályozást tartalmazó rendszerben, úgy az ACC-t alkalmazó járműben is megjelenik a mintavételezés okozta időkésés és annak dinamikai hatása. Ez abból ered, hogy a jelfeldolgozás és a jelterjedés véges idő alatt lezajló folyamatok, így a megvalósuló szabályozás a forgalmi körülmények egy korábbi állapota alapján történik. Ez a jelenség megnehezíti a rendszer előírt működésének megvalósítását. További nehézség ered abból is, hogy a járműben fellelhető elektronikai és mechatronikai rendszerek más jellegű időkésést vezetnek be a rendszerbe és ezek matematikai modellezése eltérő lehet. A dolgozat célja a szakirodalomban használt modellek feldolgozása és a stabilitási tartományok meghatározása a szabályozóparaméterek terében. Emellett cél vizsgálni az aktuátor dinamikájának hatását a rendszer működésére, valamint a kritikus időkésésre, ami felett nem működhet stabilan a rendszer. Tanulmányozunk még különböző kompenzációs lehetőségeket, amik az aktuátor dinamikájának hatását hivatottak kiküszöbölni. Irodalom: [1] Tamás G. Molnár, Wubing B. Qin, Tamás Insperger, and Gábor Orosz: Application of Predictor Feedback to Compensate Time Delays in Connected Cruise Control (2018) [2] Dávid Hajdu, Jin I. Ge, Tamás Insperger, and Gábor Orosz: Robust design of connected cruise control among human-driven vehicles (2019) [3] Jin I. Ge, Gábor Orosz: Dynamics of connected vehicle systems with delayed acceleration feedback (2014) [4] Jin I. Ge, Sergei S. Avedisov, Chaozhe R. He, Wubing B. Qin, Mehdi Sadeghpour, Gábor Orosz: Experimental validation of connected automated vehicle design among humandriven vehicles (2018) 26. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

27 A járműkommunikáció hatósugárfüggő vizsgálata vegyes forgalomban (Nonlinear analysis of communication range dependency amongst connected vehicles in mixed traffic scenarios) Fischer Zsolt BSc Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz, Műszaki Mechanikai Tanszék Milyen módon alakítják át a forgalmat az önvezető autók? Csökkenthető a fantomdugókban eltöltött idő, biztonságosabbá tehető a közlekedés? Ilyen és hasonló kérdések rendszeresen felmerülnek napjaink egyik legtöbbet kutatott területén, az autonóm járművek témakörében. Ebben a dolgozatban a járművek közötti kommunikáció nyújtotta lehetőségeket és azok hatásait vizsgálom ezekre a felvetésekre vonatkozóan. A következő néhány évben, évtizedben a kooperatív és autonóm járművek meg fognak jelenni a forgalomban, de viszonylag alacsony részarányban. A teljes átállásig tartó, vegyes forgalmi helyzetnek nevezett hosszabb átmeneti időszak sok problémát felvet a sebességszabályozásban. A kooperatív járművek képesek lesznek egy szabványosított rövid távú frekvenciasávon kommunikálni egymással. Ezáltal egy ilyen jármű sebesség és követési távolság információkat szerezhet nem csak a közvetlenül előtte haladó, de az őt több hellyel megelőző járművektől is. A kapott információk beépíthetők a szabályozásba, így pozitív hatással lehetnek a teljes rendszer dinamikájára [1]. Fontos figyelembe venni a kommunikáció távolságfüggő hatásait is, hiszen csak a hatósugáron belül tartózkodó járművekre szabályozhatunk. Az általam létrehozott rendszer tetszőleges számú járműből álló vegyes forgalmi szituáció komplex vizsgálatára alkalmas. Ehhez egy ismert járműkövető modellt vettem alapul [2], melyet saját elgondolások mentén alakítottam tovább. A MATLAB-ban készült program erősen támaszkodik a DDE-Biftool package-re [3] aminek segítségével vizsgálhatók a kialakuló periodikus pályák, azaz a stop-and-go jelleggel haladó dugók sebesség-amplitúdó változása. Továbbá feltérképezhetővé válnak a szabályozás bistabil zónái is, melyek főként későbbi fejlesztések során, például adaptív szabályozás tervezésekor hasznosulhatnak. E részeken a rendszer a perturbáció (fékezés, gyorsítás) mértékétől függően különböző dinamikai viselkedést produkálhat. Mint minden kutatásnál, a validáció itt is fontos szerepet tölt be, ezt numerikus szimuláció segítségével kivitelezem. Irodalom: [1] J. I. Ge, S. S. Avedisov, C. R. He, W. B. Qin, M. Sadeghpour, G. Orosz. Experimental validation of connected automated vehicle design among human-driven vehicles. Transportation Research Part C, 91: , 2018 [2] G. Orosz, B. Krauskopf, R. E. Wilson, Bifurcations and multiple traffic jams in a carfollowing model with reaction-time delay, Physica D: Nonlinear Phenomena, 211(3 4): [3] K. Engelborghs, T. Luzyanina, G. Samaey, DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330, Department of Computer Science, K.U.Leuven, Leuven, Belgium, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 27.

28 Járművek gyorsulás korlátjainak vizsgálata forgalom dinamikai szempontból (The global investigation of vehicles acceleration saturation from the view of traffic dynamics) Martinovich Kristóf BSc Konzulens: Kiss Ádám, doktorandusz, Műszaki Mechanikai Tanszék A digitalizáció, a városrendezés és a forgalomtechnika kapcsán előtérbe került az autonóm járművek fejlesztése. Emiatt a nem túl távoli jövőben, vélhetően nagy számban elterjedtté fognak válni az önvezető gépjárművek, amelyek a saját szenzorjaik által gyűjtött adatokra támaszkodnak. Egy másik fejlesztési irány a járművek egymással való kommunikációja és mozgásadataik megosztása. Mindez, többek között, a közlekedési balesetek megelőzésére és a dugók kialakulásának elkerülésére irányul. A forgalom modellezéséhez alkották meg a járműkövető modellt [1], amit a szakirodalom folyamatosan finomít. A lineáris és nemlineáris jelenségek általánossában már jól feltérképezettek, ezek kvalitatíve egyeznek a valósággal. Azonban modellekben többnyire nem veszik figyelembe a járművek gyorsuláskorlátjait, amelyek jelentősen befolyásolhatják a kialakult megoldások globális viselkedését. A gyorsulás szaturáció nem engedi nagyobb mértékben gyorsítani és lassítani a járműveket, mint amire a motor teljesítményéből és az útviszonyok állapotából adódóan képesek. Ahhoz, hogy biztonságosan működő jármű rendszereket tudjunk tervezni a későbbiekben, fontos ezen hatások feltérképezése. Ezért jelen tanulmány célja a járművek valós gyorsulásbéli képességeinek figyelembevétele a forgalomdinamikai modellben, és ezen hatások alaposabb megértése és vizsgálata. A járműkövető modell nemlineáris differenciálegyenlet rendszerében a gyorsulás korlátozása nem-sima tulajdonságként jelenik meg. Ez hatással lehet a rendszer globális viselkedésére, akár további bistabil tartományokat [2] is eredményezhet. Ez a gyakorlatban úgy jelenik meg, hogy egy stabilnak tűnő közlekedési szituáció egy bizonyos értéknél nagyobb fékezés hatására egy nagy amplitúdójú periodikus pályára áll rá, ami akár torlódást és úgynevezett fantom dugót is okozhat. Ezen jelenség feltárásához a rendszer lineáris és nemlineáris stabilitási vizsgálatát végeztem el analitikusan [3]. A periodikus pályák meghatározása, bifurkációs diagramon való ábrázolása a rendszer központi sokaság redukcióján és a Hopf bifurkáció számításon alapul. Az eredmények kiértékelése során bifurkációs diagram azon részeit vizsgálom, ahol a periodikus pályák elérik a gyorsuláskorlát értékét (grazing), ez által pedig lehetőség van lekövetni a gyorsulás szaturáció hatását. Ezt a tudást fel lehet használni a jövőben a még pontosabb modellezéshez. Irodalom: [1] M. Bando, K. Hasebe, K. Nakanishi, A. Nakayama, Analysis of optimal velocity model with explicit delay, Phys. Rev. E 58:(5) , 1998 [2] G. Orosz, Connected cruise control: modelling, delay effects, and nonlinear behaviour, Vehicle System Dynamics, 54(8): , 2016 [3] J. Guckenheimer, P. Holmes, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations of vector fields. Springer-Verlag, New York, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

29 Elektromos gördeszka mechanikai modellje és tervezése (Mechanical model and design of an electric skateboard) Minkó Martin BSc Konzulens: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, egyetemi docens, Áramlástan Tanszék A gördeszka az 1950-es években került be először a köztudatba, majd a következő évtizedekben világszerte népszerű sporttá vált. Az elmúlt néhány évben az elektromobilitás a gördeszkásokat is elérte, és megjelentek az elektromos gördeszkák. Ma a piacon fellelhető elektromos gördeszkák akár km/h sebességet is elérik, mely tempónál különös figyelmet kell fordítani az irányíthatóságra és a biztonságra. A gördeszka esetében intuitívan érezzük, hogy nagyon alacsony, és nagy sebességnél a mozgása instabil lesz. Ennek megértése és leírása érdekében egy Stépán - Takács - Várszegi által leírt mechanikai modellből [1] vesszük a gördeszka mozgásegyenleteit, majd dimenziótlan alakban elemezzük őket a Kalmár-Nagy - Trahan cikkhez [2] hasonló módon, így megismerve a gördeszka stabilitását, főleg alacsony és nagy sebességek esetén. Elektromos gördeszkát legegyszerűbben egy hagyományos gördeszka átalakításával készíthetünk. Dolgozatom kitér a gördeszka hagyományos építőelemeinek működésére, valamint a hajtáslánc, az akkumulátor és a motor méretezésére és kiválasztására. A szükséges mennyiségekre mérés útján teszünk szert. Irodalom: [1] G. Stepan, D. Takacs, B. Varszegi, Skateboard: A Human Controlled Non-Holonomic System, 2015 [2] T. Kalmar-Nagy, R. Trahan, Equilibrium, Stability, and Dynamics of Rectangular Liquid- Filled Vessels, 2011 Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 29.

30 Vontatmányok nemlineáris rezgései (Nonlinear vibrations of towed vehicles) Horváth Hanna Zsófia MSc Konzulens: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék Utánfutóval való közlekedés számos baleseti kockázatot rejt, amennyiben a vontatási sebesség és/vagy a rakomány pozíciója rosszul van megválasztva [1]. Bizonyos körülmények között a vontatmány kígyózó mozgásba kezdhet [2,3], amelyet a járművezetők gyakran nem megfelelően próbálnak korrigálni. Így a kígyózó mozgás az utánfutó pattogásához is vezethet és a jármű irányíthatatlanná válhat. A dolgozat célja a kétkerekű vontatmányok kígyózó/pattogó mozgásának nemlineáris vizsgálata szemi-analitikus és numerikus módszerekkel, valamint laboratóriumi kísérletekkel. A dolgozatban a mechanikai modell ismertetése és a mozgásegyenletek összefoglalása után a központi sokaság redukció módszerével szemi-analitikus úton elemezzük az utánfutó nemlineáris rezgéseinek tulajdonságait. A megjelenő szubkritikus és szuperkritikus Hopf bifurkációkhoz tartozó periodikus megoldásokat numerikus módszerrel, bifurkáció-követő szoftver [4] segítéségével vizsgáljuk. Célunk felderíteni és azonosítani azon paramétertartományokat, amelyek mellett a vontatmány felborulásával járó nagy amplitúdójú mozgás is megjelenhet a stabil egyenes vonalú egyenletes mozgás mellett. Utóbbi jelenség a szubkritikus Hopf bifurkáció megjelenéséhez köthető, amely mérnöki szempontból veszélyesebb, hiszen a stabil egyenes vonalú mozgásból kitérítve az utánfutót hirtelen nagy amplitúdójú rezgések jelenhetnek meg. A numerikus bifurkáció analízissel elkészített kétparaméteres bifurkációs diagramok segítségével a stabilitás szempontjából kritikus utánfutó paraméterek jól azonosíthatók. A diagramokon elkülönítve megjeleníthetők a minőségileg különböző periodikus megoldások, azaz azonosíthatók a kígyózó mozgást és a kerekek elválásával járó pattogást okozó paraméterek. A vontatmány mechanikai modellje alapján kisskálájú kísérleti berendezést terveztünk. A berendezésen lehetőség nyílik az utánfutó paramétereinek (tömeg, tehetetlenség, utánfutás) megváltoztatására, így az elméleti és numerikus módszerekkel kapott eredmények ellenőrizhetők. Irodalom: [1] [2] Troger, H. and Zeman, K.: A nonlinear-analysis of the generic types of loss of stability of the steady-state motion of a tractor-semitrailer. Vehicle System Dynamics 13(4), [3] J. Darling, D. Tilley, B. Gao, An experimental investigation of car trailer high-speed stability, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 223 (4) (2009) [4] Engelborghs, K., Luzyanina, T., Samaey, G. DDE-BIFTOOL v. 2.00: a Matlab package for bifurcation analysis of delay differential equations, Technical Report TW-330, Department of Computer Science, K.U.Leuven, Leuven, Belgium, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

31 Jármű fékezése PD szabályozó segítségével (Vehicle braking using PD control) Horváth Ádám BSc Konzulensek: Dr. Takács Dénes, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék Szűcs Balázs Máté, funkciófejlesztő mérnök, Knorr-Bremse Fékrendszerek Kft. A közlekedésbiztonság kérdése egyidős a közúti balesetek megjelenésével. Még néhány tíz éve az ABS és ESP rendszerek voltak a technika legújabb vívmányai a személy- és haszongépjárművek piacán, addig ma az önmagukat vezetni képes, autonóm járművekre figyel a világ. Mindeközben az alapvető jármudinamikai helyzetek megfelelő kezelésének igénye továbbra is mérnökök ezreit motiválja arra világszerte, hogy a ma már a közérdeklődés számára háttérbe szorult jármudniamikai szabályzó rendszereket fejlessze, ezzel évrol évre csökkentve a balesetek számát, illetve növelve a balesetek túlélési valószínuségét.[1] Egy balesetet megelőző pillanatokra jellemző a nagy intenzitású fékezés, a járművezetők ösztönös reakciója a jármű kinetikus energiájának csökkentésére. Még a hétköznapokban gyakran előforduló kis intenzitású fékezések mellett a kerék dinamikus viselkedése jól leírható lineáris modellekkel, addig nagy fékerők kialakulásakor megjelenő nemlineáris tulajdonságok miatt a kerék hajlamos blokkolni, és csúszva haladni tovább. Az emberi agy és az általa vezérelt motoros funciók képességei nem teszik lehetővé, hogy pontosan képesek legyünk szabályozni a jármű kerekein kialakuló féknyomatékot. Szerencsére ma már számtalan elektronikus rendszer áll rendelkezésünkre a vezetés közben, melyek segítenek kiegészíteni a természet adta hiányos képességeinket. Ahhoz, hogy ezek az elektronikus rendszerek minél hatékonyabban és pontosabban működjenek, elengedhetetlen a kerék, mint szabályozott rendszer, és a szabályozóval ellátott kerék pontos ismerete. Dolgozatom a gumiabronccsal szerelt kerék dinamikájával, és a fékezőnyomaték szabályozásának lehetőségeivel foglalkozik. Dolgozatomban eloször egy dinamikai kerékmodellt mutatok be, mely leírja a kerék longitudinális viselkedését.[2] A kerékre ható időben állandó forgatónyomaték hatásával foglalkozok, különös tekintettel a rendszer stabilitására. Késobb kitérek a PD szabályzó alkalmazásának lehetőségeire a féknyomaték-szabályzásban. A digitális rendszerek mintavételező működésmódja illetve a véges információterjedési sebesség időkésedelmet jelent. A késedelem a modellezési lehetőségeinek két megközelítését, az időben állandó, és az időben változó időkésés alaklmazását mutatom be, majd kiszámítom a szabályzóparaméterek terében elhelyezkedő stabilitási határokat.[3] Végül szimulációval ellenőrzöm a számítások eredményeit. Irodalom: [1] Anders Lie, Claes Tingvall, Maria Kraft, Anders Kullgern: The Effectiveness of ESP (Electronic Stability Program) in Reducing Real Life Accidents, Traffic Injury Prevention, 5:1, (2004), DOI: / [2] Hans B. Pacejka: Tire and vehicle Dynamics. SAE International, Warrendale, PA (2005). [3] T. Insperger, G. Stépán: Semi-Discretization for Time-delay Systems. Springer, New York (2013). Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 31.

32 Lengésfojtó felütközés hatásának vizsgálata belső furateszterga stabilitására (Analysis of the effect of tuned mass damper impacts on the stability of the boring process) Iklódi Zsolt MSc Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék Nagy pontosságot igénylő, nagyméretű, furatok sok esetben kizárólag belső furatesztergálás segítségével állíthatók elő. Ezen megmunkálási mód azonban jelentősen korlátozott, hiszen a folyamat stabilitása a szerszám geometriájával kapcsolatos korlátokba ütközik. Túlzottan karcsú szerszám használata esetén az ún. stacionárius forgácsolás könnyen instabillá válik, ami megmunkálási hibákhoz, sőt gyakran szerszámtöréshez vezet. Hosszú, vékony furatok előállítása különösen problémás, mivel ekkor a forgácsoló élt tartó szerszámszár hossza átmérőjének sokszorosa kell, hogy legyen. Sok esetben tehát elengedhetetlen a furatesztergálási folyamat megtámogatása valamilyen rezgéscsillapítási stratégiával. Erre az ipari gyakorlatban leggyakrabban használt megoldás passzív lengésfojtók használata, azaz egy lengő tömeg elhelyezése a forgácsoló élt tartó szerszámszárban. A lengésfojtó merevségének optimális hangolásával (pl.: Den Hartog [1], Sims [2]) jelentős javulás érhető el a megmunkálási folyamat stabilitásában. Mivel a furateszterga lengéscsillapítására használt lengésfojtó a szerszámszár belsejében helyezkedik el, a lengő tömeg elmozdulása geometriailag korlátozott. Nagy energiájú, nagy amplitúdójú rezgések megjelenése esetén előfordulhat, hogy a tömeg felütközik a szerszámszár belső felületére. Kutatómunkám során ezen ütközések hatását vizsgáltam meg az esztergálási folyamat stabilitására. Ehhez a lengésfojtóval felszerelt furateszterga egy egyszerűsített mechanikai modelljét használtam, amely segítségével időbeli szimulációkat végeztem, valamint ütközéseket is tartalmazó periodikus pályákat kerestem. Megvizsgáltam, hogyan változik a felütközések hatására a megmunkálás stabilitási térképe, valamint azt, hogy az így létrejövő rezgések milyen felületi minőséget eredményeznek. Irodalom: [1] Sims, N. D. Vibration absorbers for chatter suppression: A new analytical tuning methodology. Journal of Sound and Vibration, (3-5), doi: /j.jsv [2] Den Hartog, J.P.; "Mechanical Vibrations"; In: McGraw-Hill Book. Company, New York and London, 1934 [3] Munoa, J., Beudaert, X., Dombovari, Z., Altintas, Y., Budak, E., Brecher, C., & Stepan, G. (2016). Chatter suppression techniques in metal cutting. CIRP Annals, 65(2), doi: /j.cirp [4] Peterka, F. (1996). Bifurcations and transition phenomena in an impact oscillator. Chaos, Solitons & Fractals, 7(10), doi: /s (96) Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

33 Esztergálási folyamat felületi hibáinak rekonstrukciója (Reconstruction of surface finish of turning process) Salayev Nahid BSc Konzulens: Dr. Dombóvári Zoltán, egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék Modern megmunkálási eljárások, természetes módon, lefontosabb célja a végső gyártmány minőségének biztosítása. A felületi minőség az egyik legfontosabb jellemző mellyel számértékileg követhető és minősíthető a munkadarab végső minősége. Sokszor előfordul, hogy a minőségi ellenőr és/vagy a vásárló annak ellenére nem fogadja el a gyártmány felületét, a felületen megjelenő mintázatok miatt hogy a felületi minőség mérésére alkalmas eszköz megfelelő értéket mutat. Ez jelentős problémának számít mind a szerszámgép használók, mind a szerszámgépgyártók körében, melyek legtöbbször egy munkadarab legyártásához szükséges eljárás rendszert árulják. A felület minősége és mintázata közvetlen módon függ a dinamikai jellemzőktől, munkadarab megfogásának minőségétől, illetve a forgácsolási paraméterektől, mint forgácsolási sebesség, előtolás, fogásmélység és élcsúcs lekerekítési sugara. Sok egyéb fizikai jellemző lehet fontos a megfigyelő minőséggel kapcsolatos döntésének meghozatalakor. A mérhető felületi minőségi jellemzők mellett nagy jelentőséggel bír a megvilágítás és a munkadarab és a megfigyelő helyzete egymáshoz képest. Ebben a kérdésben van jelentősége ennek a kutatásnak, mely megpróbálkozik ennek a bonyolult kérdésnek a tisztázásával még a megmunkálási folyamat elvégzése előtt. A legfontosabb célkitűzése a jelen kutatásnak az, hogy megalkosson egy olyan algoritmust, mely képes az ún. ortogonális forgácsolási (esztergálási) folyamat során kialakuló felületi mintázatok megmunkálás előtti meghatározására. Az algoritmus a stacionárius forgácsolási folyamat során kialakuló rezgések követésére alkalmas, mely a felületi egyenletlenséget az élgeometria metszékeinek követésével végzi el. Ezzel az eljárással az esztergálási folyamat azon felülete is megjósolható és követhető, mely a szerszám élének felületből való kilépésével jön létre. Az előállított bonyolult felületi kép később használható 3D ray-trace jellegű algoritmusokban létrehozható környezetszimulációs modellezéshez, melyek segítségével a valós felületi kép láthatóvá válik. Irodalom: [1] Brown, C.A., Hansen, H.N., Jiang, X.J., Blateyron, F., Berglund, J., Senin, N., Bartkowiak, T., Dixon, B., Le Goïc, G., Quinsat, Y., Stemp, W.J., Thompson, M.K., Ungar, P.S., Zahouani, E. (2018). Multiscale analyses and characterizations of surface topographies. CIRP Annals, 67(2), doi.org/ /j.cirp [2] Thomas, M., Beauchamp, Y, Youssef, A.Y., Masounave, J. (1996). Effect of tool vibrations on surface roughness during lathe dry turning process. Computers ind. Engng, 31(3/4), doi.org/ /s (96) Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 33.

34 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA Helyszín: Mt épület, Könyvtár Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Prof. Szabó Péter János, tanszékvezető Kovács Dorina, doktorjelölt Dr. Németh Árpád, c. egyetemi docens Dr. Reé András, c. egyetemi docens 9:00 Kopasz Márton Szemcseszórás és plazmanitridálás, mint duplex felületkezelési technológia Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt 9:20 Leveles Borbála Alumínium mátrixú, kerámia gömbhéjjal töltött bimodális fémhabok gyártása és vizsgálata Konzulens: Kemény Alexandra, doktorandusz 9:40 Szabó Annamária Titán alapú aktív ernyős plazmanitridálás Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt 10:00 Angyal Levente Olivér, Kincses Domonkos, Szemán Ákos Különböző térkitöltéssel gyártott szintaktikus fémhabok Konzulensek: Károly Dóra, tanársegéd Szlancsik Attila, doktorandusz 10:20 Szünet 34. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

35 10:40 Nagy Imre Márk Befogó fejlesztése korróziós mérésekhez Konzulens: Károly Dóra, tanársegéd 11:00 Szemán Ákos, Angyal Levente Olivér Agyagkaviccsal töltött szintaktikus fémhabok hőkezelésének hatása a mechanikai tulajdonságokra Konzulensek: Szlancsik Attila, doktorandusz Károly Dóra, tanársegéd 11:20 Miskolcziné Pálfi Nikolett Többkomponensű ötvözetű vékonyrétegek elektrokémiai leválasztása és mikroszerkezetének jellemzése Konzulensek: Dr. Fazakas Éva, egyetemi docens Dr. Berecz Tibor, adjunktus 11:40 Nagy Bence Fémtani folyamatok on-line vizsgálata akusztikus emissziós méréssel Konzulens: Prof. Mészáros István, egyetemi tanár Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 35.

36 Szemcseszórás és plazmanitridálás, mint duplex felületkezelési technológia (Shot peening and plasma nitriding as duplex surface treatment) Kopasz Márton BSc Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt, ATT Az iparban számos felületkezelést alkalmaznak a legkülönbözőbb célokra, ahogy az igények egyre magasabbak és specifikusabbak lettek, úgy az eljárások köre is differenciálódott. Meglehetősen új terület azonban a hibrid-, duplex- vagy kombinált felületkezelések kutatása, amely a már létező felületkezelések együttes alkalmazásainak vizsgálatával foglalkozik. Az alapvető cél, hogy megtaláljuk, hogy mely párosítások erősítik, és melyek gyengítik egymás hatását. Ez hatalmas feladat, hiszen a kezeléspárok anyagtulajdonságokra való hatása függ az egyes eljárások paramétereitől, sorrendjétől, emellett nem csak kettő, hanem akár több felületkezelés egymás után fűzhető. A dolgozatomban acél mintákat vizsgálok, amelyeket az előkészítés után homokszórásnak és plazmanitridálásnak vetettem alá, ezzel egy lehetséges kezeléskombinációt vizsgálva. Homokszórásnál két szemcseméretet alkalmaztam, a plazmanitridálás folyamatparaméterei konstans voltak. A kezelések után felületi érdesség mérés és mikrokeménység-mérés és következett. A maradó feszültség vizsgálat röntgendiffrakcióval és digitál-holografikus mérőkamerával történt. A vizsgálatokkal célom kideríteni, hogy előnyös-e a homokszórás, mint a plazmanitridálás előkezelése, illetve az, hogy a szemcseméretnek milyen hatása van. 36. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

37 Alumínium mátrixú, kerámia gömbhéjjal töltött bimodális fémhabok gyártása és vizsgálata (Manufacturing and testing of aluminium matrix bimodal metal foams filled with ceramic spheres) Leveles Borbála MSc Konzulens: Kemény Alexandra, doktorandusz, ATT A fémhabok előállítási technológiája jelenleg kevéssé ismert, ipari alkalmazása is csak szűk körben elterjedt. A természetben számos cellás (azaz legalább kétfázisú) anyaggal találkozhatunk, amelyek egy homogén tömbi szerkezethez képest sűrűség csökkentését és fajlagos energiaelnyelő képesség növelését valósítják meg. Ilyen megfontolásból célszerű mesterséges módon is levegővel vagy egyéb töltőanyaggal ellátott cellás szerkezeteket előállítani. A múlt század vége óta folynak kutatások ilyen (zárt vagy nyitott) cellás anyagok létrehozására, amelyek alkalmazása elsősorban a repüléstechnikában, űrtechnikában, tengerészetben, illetve a magas előállítási költségek miatt a luxusautóiparban szükséges. A szintaktikus fémhabok olyan cellás szerkezetű anyagok, amelyeknek mátrixanyaga valamilyen fém, második fázisa pedig a kontinuum anyagnál kisebb sűrűségű töltőanyag, általában porózus vagy üreges (minden esetben levegőt tartalmazó) kerámia. Ezáltal a teljes szerkezet sűrűsége és tömege csökken. Jelen kutatásomban Al99,5 és AlSi12 alumínium mátrixú szintaktikus fémhabok vizsgálatával foglalkozom, amelyekben második fázisként nagytisztaságú alumínium-oxid (Al2O3) kerámia gömbhéjakat használok, közel szabályos elrendezésben. A kísérletek során bimodális fémhabot gyártottam két különböző névleges átmérőjű (Ød1=7 mm és Ød2=2,4 mm) gömbhéjakkal. Ezeket a gömbhéjakat 1:1; 2:1 és 4:1 térfogatarányban egyenletes eloszlással kevertem össze. Az így létrehozott fémhab befoglaló térfogatának elméleti számítások alapján ~69-73%-át töltik ki gömbhéjak, amelyek közé kis nyomással alumíniumot infiltráltam. Mivel a fémhabok mechanikai tulajdonságai nagy mértékben függnek az alumínium és a kerámia közötti kapcsolattól, ezért a gyártási paraméterek pontos beállítása nagy figyelmet igényel. Különböző előmelegítési hőmérséklettel, olvadékhőmérséklettel és infiltráló nyomásokkal kísérleteztem a megfelelő nedvesítés és kitöltés elérése érdekében. A gyártás után kocka alakú próbatesteket vágtam le, majd a mintákat makroképek és mikroszkópos felvételek alapján, illetve kvázi-statikus terhelés alatt vizsgáltam. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 37.

38 Titán alapú aktív ernyős plazmanitridálás (Titanium based active screen plasmanitriding) Szabó Annamária BSc Konzulens: Kovács Dorina, doktorjelölt, ATT A plazmanitridálás korunk egyik legdinamikusabban fejlődő felületkezelési eljárása, mind önmagában, mind duplex felületkezelés részeként. Dolgozatomban nemesített 42CrMo4 próbatesteken vizsgálom, hogy titán aktív ernyős plazmanitridálás során a felületen létrejövő réteg tartalmaz-e titán nitridet, és hasonlítom össze a PVD eljárással felvihető titán nitrid réteggel. A plazmanitridálás során két eltérő geometriájú ernyővel, és több, különböző gáznyomáson végeztem kísérleteket. A munkadarabok felületén és keresztmetszetén energiadiszperzív röntgenspektroszkópiával határoztam meg a minőségi összetételt. Továbbá tanulmányoztam a PVD eljárás és plazmanitridálás mint duplex felületkezelés hatásosságát, keménység és létrejövő mikroszerkezet szempontjából. 38. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

39 Különböző térkitöltéssel gyártott szintaktikus fémhabok (Syntactic foams with various volume filling) Angyal Levente Olivér BSc, Kincses Domonkos BSc, Szemán Ákos BSc Konzulens: Károly Dóra, tanársegéd, ATT Szlancsik Attila, doktorandusz, ATT A mai modern világunk innovatív mérnöki találmányainak célja nem feltétlenül egy új probléma megoldása, hanem egy már létező megoldás energia- illetve költséghatékonyabb kivitelezése, optimalizálása. A mérnöki gyakorlatban felhasznált anyagok szempontjából ez történhet a teherviselő képesség növelése, valamint a tömeg csökkentése által is. A két megoldást egyszerre alkalmazva állíthatunk elő úgynevezett szintaktikus fémhabokat. Ezek egyfajta mesterségesen rendezett részecske erősítésű kompozitok, amelyek két komponensből állnak. Az egyik, valamilyen fémes mátrix anyag, a másik pedig a töltőanyag, például mátrixba ágyazott gömbhéjak, amelyek elrendezése optimális esetben egymáshoz képest egyenletes és szabályos. A szintaktikus fémhabok kis sűrűséggel, és ebből adódóan kiemelkedő fajlagos tulajdonságokkal bírnak. Kiváló energiaelnyelő képességük miatt elsősorban nyomó igénybevételnek vannak kitéve.a szintaktikus fémhabok mechanikai tulajdonságai nagyban függnek a töltőanyag térkitöltésétől. Éppen ezért a kutatásunk során különböző térkitöltéssel rendelkező és egy fémhabon belül változó gömbhéj sűrűségeloszlású fémhabokat gyártunk. A szintaktikus fémhabok effektív rugalmassági moduluszát (amely a szintaktikus fémhabot helyettesítő, képzeletbeli, homogén és izotróp test rugalmassági modulusza) meghatározhatjuk modális analízis segítségével. A szerkezeti merevség meghatározása után új felhasználási területen megjelenhetnek a fémhabok szerkezeti anyagként is. A mérés során hasáb próbatestet vizsgálunk, amelyet egy hosszú gumikötélre lógatunk fel, annak érdekében, hogy a mért jelből a gumikötél sajátfrekvenciája könnyedén leválasztható legyen. A gerjesztést egy modális kalapáccsal adjuk, majd a válaszjelet mikrofonnal felvesszük. Ezután egy szoftverrel kiértékelhetőek a kapott adatok, amelyből megkapható az első illetve a második sajátfrekvencia. A sajátfrekvenciákból a Timoshenko-féle rúdelmélet segítségével visszaszámolható a rugalmassági modulusz értékére. A fémhabban található gömbhéjak és a mátrixanyag érintkezése befolyásolja a fémhabnál elérhető csillapítást, amelyet a kontaktfelületek mikroelcsúszásai növelhetnek. Arra a kérdésre keressük a választ, hogy ha egy próbatestben a gömbök sűrűsége pont ott nagyobb, ahol a lengésképben nagyobb deformáció található, akkor lesz-e csillapításbeli különbség egy olyan próbatesthez képest, amelyben a gömbhéjak a kisebb deformációnál helyezkednek el sűrűbben. Ehhez szükségünk volt olyan próbatestek legyártására, amelyekben különböző a gömbhéjak térkitöltése, valamint a hossz mentén változik a gömbhéjak sűrűségeloszlása. Kutatásunk során Al mátrixanyagú kerámia gömbhéjakkal töltött szintaktikus nyomásos infiltrálással gyártott fémhabokat vizsgáltunk. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 39.

40 Befogó fejlesztése korróziós mérésekhez (Development of clamp for corrosion measurements) Nagy Imre Márk MSc Konzulens: Károly Dóra, tanársegéd, ATT A korrózió a természetben negatív szabadentalpia változással járó, tehát önmagától végbemenő folyamat. Ez a legtöbb anyagnál lassan megy végbe. A korróziósebesség meghatározására lehetőség van gyorsított korróziós méréssel potenciosztát segítségével. A korróziós vizsgálatok BioLOgic SAS SP-150 potenciosztáttal végeztem, hagyományos háromelektródos korróziós cellában. Referencia elektródként kalomel, Hg/Hg2Cl2/KCl telített oldatos elektródot, segédelektródként Pt hálót és munkaelektródként a mintadarabot alkalmaztuk. Potenciodinamikus vizsgálatoknál az elektródpotenciált két választott érték között, adott v sebességgel (10 mv/s) lineárisan futtatjuk, miközben az áramválaszt regisztráljuk. A minta folyamatosan az oldatban van, de feszültség alá csak a mérés során kerül. Fontos, hogy a mintának csak a vizsgálni kívánt felszíne érintkezzen az oldattal, illetve fontos tudnunk ennek a felszínnek a pontos méretét, mivel a korróziósebesség számításhoz szükséges áramsűrűséget ennek a felszínnek a segítségével tudjuk megadni. Kutatásom során a Tanszéken található korróziós cellához fejlesztettem egy befogót, amellyel lehetséges a minták oldattól való elszeparálása és a felület pontos meghatározása. 40. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

41 Agyagkaviccsal töltött szintaktikus fémhabok hőkezelésének hatása a mechanikai tulajdonságokra (Effect of heat treatment on the mechanical properties of metal matrix syntactic foams filled with expanded clay) Szemán Ákos BSc, Angyal Levente Olivér BSc akosszeman1998@gmail.com, angyal.levente3@gmail.com Konzulens: Szlancsik Attila, doktorandusz, ATT Károly Dóra, tanársegéd, ATT A szintaktikus fémhabok (Metal Matrix Syntactic Foam, MMSF) a könnyű szerkezeti anyagok szempontjából egyre fontosabbá válnak. Emellett energiaelnyelőként és szendvicsszerkezetek alapanyagaként is felhasználják. A fémhabok mechanikai tulajdonságait nagymértékben befolyásolják a töltőanyagok tulajdonságai, amelyeket a fém mátrix belső porozitásának megteremtésére és biztosítására használnak. Mivel a töltőanyagok tulajdonságai ilyen jelentős mértékben befolyásolják a fémhabok tulajdonságait, így az Anyagtudomány és Technológia Tanszéken több kutatást is végeztek már a töltőanyagok hatásait vizsgálva. Ugyanolyan töltőanyag esetén a mátrixanyag hőkezeltségi állapotának hatására vonatkozó kutatás viszont még nem készült. Emiatt kutatásunk során agyagkaviccsal töltött Silafont -36 (AlSi10MnMg) mátrixanyagú fémhabokat vizsgálunk. A vizsgálatok kiterjednek a fémhabok mikroszerkezeti tulajdonságaira, valamint az alapvető mechanikai tulajdonságaira is. A mikroszerkezetet optikai és elektronmikroszkópos vizsgálattal, és EDS anyagösszetétel vizsgálattal, míg az alapvető mechanikai tulajdonságokat szabványosított zömítő tesztekkel térképeztük fel. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 41.

42 Többkomponensű ötvözetű vékonyrétegek elektrokémiai leválasztása és mikroszerkezetének jellemzése (Electrochemical deposition and microstructural characterization of multi components alloy thin films) Miskolcziné Pálfi Nikolett MSc Konzulens: Dr. Fazakas Éva, egyetemi docans, ATT Dr. Berecz Tibor, adjunktus, ATT 2004 körül J. W. Jeh tajvani professzor és vele párhuzamosan más kutatók munkássága útján az ötvözet-tervezés új paradigmája bontakozott ki a nagyentrópiás ötvözetanyagok (High Entropy Alloy, HEA) megjelenésével. Ezek az ötvözetek legalább 5 összetevőből állnak, egyenként 5-35 at% mennyiségben. Az anyagra nevéből adódóan is a nagy keveredési entrópia a jellemző, ami a rendszerben kisebb szabadenergiát és nagyobb fázisstabilitást, ezáltal viszonylag egyszerűbb kristályszerkezetet eredményez, mint például a térközepes köbös (BCC), a lapközepes köbös (FCC) és a szoros illeszkedésű hexagonális (HCP) rácsszerkezetek. A nagyentrópiás ötvözetek mindezek mellett és ennek köszönhetően is kivételes tulajdonságokkal rendelkeznek: kiváló szilárdsági mutatók, jó deformálhatóság és törési szilárdság szobahőmérsékleten, kiváló korrózióval szembeni ellenálló képesség, tartós ellenállás a kúszási és fáradási igénybevételek esetén, valamint egyedi elektromos és mágneses tulajdonságok jellemzik a tömbi anyagokat óta vannak kutatási eredmények a HEA-ötvözetek vékonyrétegformában (High Entropy Films, HEF) történő előállításáról, melyeket jelenleg széles körben vizsgálnak. Nagyon ígéretesek kiemelkedő mechanikai tulajdonságaik és korrózióállóságuk miatt, ezért kemény és kopásálló bevonatok formájában alkalmazhatók. A HEA-bevonatokat leginkább fizikai bevonatelőállítási technológiákkal (magnetronos porlasztás, lézeres és plazma bevonatolás, valamint különböző termikus szórási eljárások) állították elő, és ezidáig csak néhány szakirodalom számolt be elektrokémiai úton történő leválasztásukról. Az elektrokémiai leválasztás költséghatékony és az elektrokémiai folyamatban megváltozott leválasztási paraméterek esetén jó visszacsatolást ad a HEA-bevonatok jellemzőiről, mint például az összetétele, morfológiája és vastagsága. Ezzel szemben a fizikai technológiák korlátok közé szorulnak a drága berendezések, nagy üzemi hőmérséklet és a bevonat összetételének és morfológiájának korlátozott ellenőrizhetősége miatt. Kutatásom során többkomponensű ötvözet alapú (AlCoCrFeNi, CoCrFeNiMn) vékonyrétegeket állítottam elő elektrokémiai leválasztással. A bevonatokat réz és ötvözetlen acél felületekre vittük fel DMF CH3CN (4:1 térfogatarányú) szerves elektrolit rendszerben, amely dehidratált fém-kloridokat és LiClO4 vegyületet tartalmazott. A kísérleteket ausztenites korrózióálló acél ellenelektróddal 2,5 V potenciálon, különböző leválasztási idővel végeztem. A dolgozatom célja a kapott bevonatok mechanikai (keménység, rétegvastagság), szerkezeti és korróziós tulajdonságainak a vizsgálata. A kutatás egyedisége, hogy új összetételű többkomponensű ötvözeteket állítottunk elő elektrokémiai eljárással, nem vizes oldatokból. 42. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

43 Fémtani folyamatok on-line vizsgálata akusztikus emissziós méréssel (On-line investigation of metallurgical processes by acoustic emission measurement) Nagy Bence BSc Konzulens: Prof. Mészáros István, egyetemi tanár, ATT A dolgozatom egyes fémtani jelenségek, különös tekintettel a fázisátalakulások akusztikus emissziós méréssel történő vizsgálatával foglalkozik. A munkám során C10, C45 minőségű ötvözetlen acél és 2507 minőségű szuperduplex korrózióálló acélminták fázisátalakulásainak akusztikus jeleit rögzítettem. A C10, C45-ös acélminták esetén a ferrit-ausztenit átalakulás, a 2507 minőségű szuperduplex korrózióálló acélminták esetén pedig a ferrit fázis eutektoidos bomlási folyamata során kibocsátott akusztikus emissziós jeleket regisztráltam és vizsgáltam a kemencében történt folyamatos lassú hevítés folyamata során. A dolgozatomban kitérek a vizsgált fémtani folyamatokra, az akusztikus emissziós mérés elméleti hátterére, a mérés megvalósításának a nehézségeire továbbá a mérés során felvetődött problémák megoldásaira. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 43.

44 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ÁRAMLÁSTAN Helyszín: AE épület, 1. emelet, Mérlegterem Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens Bak Bendegúz, tanszéki mérnök Dr. Csizmadia Péter, adjunktus Klapcsik Kálmán, tanszéki mérnök 9:00 Papp Bálint Épületek szélterhelésének becslése GPU alapú nagyörvény szimulációval numerikus szélcsatornában Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens 9:20 Daku Gábor Mérés-alapú előtervezési irányelvek axiális ventilátor-lapátokról leúszó örvények figyelembe vételére Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi tanár 9:40 Krähling Péter Nemlineáris rendszerek multistabilitásának vezérlése kétfrekvenciás gerjesztéssel Konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc, egyetemi docens 10:00 Zhang Haitian Further development of the ROSI beamforming method for the investigation of turbomachinery investigated at an angle Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus 44. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

45 10:20 Balog Boldizsár Zsolt Önálló vízellátórendszer szimulációs vizsgálata Konzulens: Dr. Hős Csaba, egyetemi docens 10:40 Szünet 11:00 Lendvai Bálint Szárnyprofil aeroakusztikai vizsgálata Konzulens: Dr. Benedek Tamás, egyetemi adjunktus 11:20 Mirlan Karimov Numerical Study of Dimple Effect on a Golf Ball Konzulens: Dr. Davidson Josh, research fellow 11:40 Olgyay Ábel Koaxiális propfan akusztikai zajvizsgálata a megfúvási szög függvényében nyalábformálási módszerekkel Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus 12:00 Bozsó Endre Oszcilláló-víz-oszlop numerikus szimulációja Konzulensek: Dr. Davidson Josh, research fellow Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus 12:20 Sebők Henrik A fordulatszám változtatásának hatása koaxiális propfan akusztikájára Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 45.

46 Épületek szélterhelésének becslése GPU alapú nagyörvény szimulációval numerikus szélcsatornában (Estimation of the wind load on buildings using GPU-based large eddy simulation in a numerical wind tunnel) Papp Bálint (MA/MSc) p.balint14@gmail.com Konzulensek: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, ARA Ez a tanulmány egy GPU alapú nagyörvény szimulációra épülő módszert mutat be az épületek átlagos és dinamikus szélterhelésének meghatározására. Az alkalmazott CFD szoftver (ANSYS Discovery Live) használatával statisztikailag bekonvergált LES eredményeket kaphatunk nagyjából két óra leforgása alatt egy kilencmillió cellából álló háló esetén. A numerikus szélcsatorna által előállított atmoszférikus határrétegbe helyezett kockamodell felületi nyomáseloszlása hasonló körülmények között végzett szélcsatorna- ill. terepi mérések eredményeihez lett validálva. Az időátlagolt nyomáseloszlás, valamint a fluktuációk intenzitása is kielégítő egyezést mutatott, annak ellenére is, hogy a szoftver által alkalmazott egyenközű háló nem képes az élek körül megjelenő nagy gradiensek pontos felbontására. Megmutattuk, hogy a modell képes a valósággal megegyező turbulens spektrum előállítására a Kolmogorov-spektrumon belül, melynek alsó és felső korlátait a számítási tér mérete ill. a cellaméret határozza meg. A gradiensek még pontosabb felbontásához szükséges hálósűrítés, valamint a frekvencialimitek kitolása egyaránt elérhető nagyobb VRAM kapacitással rendelkező GPU alkalmazásával. Kimondhatjuk, hogy a numerikus szélcsatorna hatékony eszköze lehet az épületek átlagos és dinamikus szélterhelésének meghatározásának, nagy teljesítményű számítástechnikai rendszerek (HPC) igénybe vétele nélkül. 46. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

47 Mérés-alapú előtervezési irányelvek axiális ventilátor-lapátokról leúszó örvények figyelembe vételére (Experiment-Based Preliminary Design Guidelines for Consideration of Profile Vortex Shedding from Low-Speed Axial Fan Blades) Daku Gábor (MA/MSc) Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi tanár, ARA Axiális átömlésű légtechnikai ventilátorok lapátjait az ún. profil örvényleválás akkor jellemzi, ha a lapát húrhosszával számolt Reynolds-szám mérsékelt. Irányadó a Re < tartomány. Ez esetben a kezdetben lamináris szívott oldali határréteg leválik a belépőél környezetében, majd bekövetkezik a határréteg lamináris-turbulens átmenete, és visszafekvése a lapátprofil elülső részén. A lapátprofilról periodikusan örvények úsznak le. Az örvényleválás egyfelől jelentős zajforrás a kis Reynolds-számú légtechnikai axiálventilátorok esetén. Másfelől a profil örvényleválás egy periodikus, térben koherens nyomásingadozást is létrehoz a lapátprofil felületének jelentős hányadán. Ez utóbbi egy olyan, a lapát húrjára közel merőleges ingadozó erőt eredményez, amely magában hordja a lapátrezgés kockázatát. A profil örvényleváláshoz kapcsolódó szakirodalmak olyan szárnyprofilokat tárgyalnak például nagy relatív vastagságú szimmetrikus NACA profilok, melyek a légtechnikai axiálventilátorokra nem jellemzőek. A jelen dolgozat egyik célkitűzése a profil örvényleválás mérés-alapú szakirodalmának kiegészítése olyan lapátprofilokkal, melyek a légtechnikai ventilátor-alkalmazásokat képviselik. Az általunk vizsgálatra kiválasztott, reprezentatív példának tekintett lapátprofilok: 8%-os relatív íveltségű lemezlapát; 10 % maximális relatív vastagságú aszimmetrikus RAF 6E szárnyprofil. Az említett lapátprofilok modelljein különféle Reynolds-számok és megfúvási szögek mellett szélcsatorna méréseket végeztem. A profilok mögötti áramlási teret egykomponensű hődrót segítségével térképeztem fel, állandó hőmérsékletű üzemmódban. A profil örvényleválás detektálásának szakirodalomban ismertetett módszerét kiterjesztettem, a következők szerint. Analitikus modellt dolgoztam ki a lapát-közeli nyomban mozgó örvények által keltett ingadozó sebesség RMS eloszlására vonatkozóan. A leúszó örvényeket Rankine-féle kombinált örvényként modelleztem. A modell-paraméterek hangolásával a modellezett sebesség RMS eloszlásokat illesztettem a mért eloszlásokhoz, ezzel olyan örvény jellemzőket származtatva, mint az örvénymagok sugara és szögsebessége. A profil örvényleválási jelenség létezésének, illetve hiányának megítélésére számszerű kritériumot vezettem be, melyet a vizsgált esetekre szisztematikusan alkalmaztam. A kidolgozott analitikus modellt felhasználtam a profil örvényleválás jellemző frekvenciájának, valamint a leúszó két örvénysor távolságának meghatározásához. E jellemzők révén kiterjesztettem a profil örvényleválásra vonatkozó félempirikus szakirodalmi modellt. E félempirikus modell alapján irányelveket származtattam, melyek felhasználhatók kis Reynolds-számú légtechnikai axiálventilátorok járókerék-lapátozásának előtervezésében. A bemutatott irányelvek célja kettős, a lapátozás jellemzőinek helyes megválasztása során. a) A profil örvényleválás emberi hallás szempontjából kedvezőtlen akusztikai hatásának mérséklése, ami kiemelten fontos az emberek közelében üzemelő kis Reynolds-számú légtechnikai axiálventilátorok esetén. b) Annak elkerülése, hogy a lapátfelület jelentős részéről nagyméretű, összefüggő örvények ússzanak le azonos frekvenciával, ami kedvezőtlen a lapát mechanikai gerjesztése szempontjából. A dolgozatban szemléltető példákat mutatok be e tervezési irányelvek gyakorlati alkalmazására. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 47.

48 Nemlineáris rendszerek multistabilitásának vezérlése kétfrekvenciás gerjesztéssel (Control of multistability in nonlinear systems with dual frequency driving) Krähling Péter (MA/MSc) Konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc, egyetemi adjunktus, HDR A dolgozatban a nemlineáris rendszerek multistabilitásából adódó problémák megoldására keresek lehetőséget. A multistabilitás jelen van a tudomány minden területén, és gyakran előfordul, hogy nem tudunk egyszerűsítésekkel élni, így elkerülhetetlen, hogy nemlineáris rendszerek segítségével modellezzünk bizonyos valós folyamatokat. Nemlineáris rendszerekre gyakran jellemző a multistabilitás is, ezért elengedhetetlen a vizsgálódás a témában. Ahhoz, hogy bizonyos jelenségek jobban kezelhetők legyenek a gyakorlatban, találnunk kell módot arra, hogy a multistabilitás problémáját kezeljük. A dolgozatban egy vezérlési technikát mutatok be, a Keller Miksis buborékmodellen keresztül, amellyel eredményesen kezeltük a multistabilitást. A Keller Miksis egyenletet szokás használni az akusztikus kavitáció leírására, ezt a jelenséget pedig az iparban a szennyvíztisztítás egyik műveleteként alkalmazzák. A multistabilitás miatt a buborékok különböző módon tudnak kavitálni, egyes állapotok pedig esetleg jobb hatásfokot eredményeznek a folyamatban. A dolgozatban bemutatott módszer segítségével a rendszert rá tudjuk vezérelni a számunkra kedvezőbb állapotokra. A vezérlési módszer nagy előnye, hogy nincs szükség visszacsatolásra, ami azt jelenti, hogy nincs szükség költséges műszerekre, de szükség van a rendszer megoldási struktúráinak ismeretére. A vezérlés során egy második ideiglenes gerjesztés segítségével a gerjesztő amplitúdók és frekvenciák folyamatos változtatásával át tudjuk vezérelni a rendszert egy általunk választott megoldásra. A rendszer megoldási struktúráinak feltérképezése rendkívül számításigényes feladat. A szokásos szimuláció túl sok időt venne igénybe, ezért a programkódot GPU-n kell futtatni. A GPU-n való futtatás előnye, hogy többszörösen hatékonyabb, így lehetővé teszi, hogy elfogadható időn belül eredményhez jussunk, sokkal nagyobb programozói tudást igényel azonban, mint ha CPU-n dolgoznánk. A vezérlési módszer elméleti alapjai a Non-feedback technique to directly control multistability in nonlinear oscillators by dual-frequency driving1; Direct selection between attractors of subharmonic resonances via a non-feedback technique to control multistability2 című cikkeben, valamint a szakdolgozatomban3 található. A GPU programozás alapjaihoz a CUDA by example4 című könyvet használtam forrásként. 48. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

49 Further development of the ROSI beamforming method for the investigation of turbomachinery investigated at an angle (ROSI nyalábformálási módszer továbbfejlesztése szögben lévő forgógépek vizsgálatához) Zhang Haitian (MA/MSc) Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus, ARA A ROSI ( Rotating Source Identifier ) egy áramláson kívüli módszer, amely egyenletes áramlásokba elhelyezett, forgó zajforrások nyomásmezőjének mérésére alkalmas. Forgó forrásokhoz, mint például helikopterhez vagy örvénygépekhez van kialakítva. Az eredeti ROSI módszer FFT-t alkalmaz a nyomásjelen, majd hosszú idő tartományon vett átlag alapján a rekonstruálja a teljesítményspektrumokat. Azonban lehet, hogy ez nem veszi figyelembe a zajforrás bizonyos tulajdonságait, például egy lapát kilépő éle és belépő éle közti különbséget. Az új megközelítés a rövidebb időtartamú ablakok átlagát veszi oly módon, hogy a zajforrás egy fordulatánál a különböző szakaszokra bontja a nyomásjeleket. Ezzel a technikával a hangnyaláb formáló leképezések pontosabb képet nyújtanak a különbségekről a szöghelyzet függvényében. Ennek az új módszernek a célja, hogy javítsa a módszer képességét az iránytól függő zajforrások azonosításában. A javulást példa minták sorozatával hitelesítjük. Megállapíthatjuk, hogy vannak-e elhanyagolt zajforrás jellemzők, az eredeti és a továbbfejlesztett módszerek összehasonlításával. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 49.

50 Önálló vízellátórendszer szimulációs vizsgálata (Simulation study of independent water supply system) Balog Boldizsár Zsolt (MA/MSc) Konzulens: Dr. Hős Csaba, egyetemi docens, HDR A dolgozatban a frekvenciaváltós szivattyúszabályozó alrendszereit a szakirodalom kritikai elemzésével és saját munkámmal vizsgáltam. Terveztem szivattyúk frekvenciaváltójába egy egyenirányító és egy teljes híd áramkört. Az egyenirányító áramkört elkészítettem, mérésekkel ellenőriztem a működését. A híd áramkört egy kísérleti NYÁK-on állítottam össze. Ezen a NYÁK-on felismert hibákat javítottam, egy teljes híd áramkört terveztem. Lakossági ivóvízkutak és gépészetük működését szabályozástechnikai szempontból tanulmányoztam. A szabályozott szakasz elemei lehetnek idővariánsok és nemlineárisok is. A szivattyú fordulatszámának változtatása a szállítási paramétereket befolyásolja, a nyomás szabályozására alkalmas. A rendszerben lezajló jelenségek és különböző szabályozási algoritmusok kipróbálásához Matlabos szimulációs környezetet fejlesztettem. A környezet segítségével PID szabályozók behangolását automatizáltam. 50. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

51 Szárnyprofil aeroakusztikai vizsgálata (Aeroacoustic investigation of an airfoil) Lendvai Bálint (MA/MSc) Konzulens: Dr. Benedek Tamás, egyetemi adjunktus, ARA Napjainkban sokat vizsgált téma az áramlástani forgógépek által keltett zaj. A zajos környezet ergonómiai és élettani hatásai miatt szabványok korlátozzák a zajterhelést az iparban és a háztartásokban is. Egy ventilátor által lesugárzott zaj számottevő része áramlási eredetű, melynek jelentős hányada a lapátozáshoz köthető zajforrásokból származik, ezért ezek lokalizálása kritikus fontosságú a zaj csökkentése vagy megszüntetése szempontjából. Az áramlási eredetű zajkeltési mechanizmusok vizsgálatának egyik módja a hibrid numerikus áramlástani és aeroakusztikai szimuláció. A korábbi munkám során hibrid aeroakusztikai szimulációiból a Ffowcs-Williams-Hawkings [1] módszer segítségével számoltam a ventilátorlapát-modellek által lesugárzott zajt. A vizsgálataim során a sajátzajforrások közül egyedül a turbulens kilépő éli zajra és a profilörvényzajra fókuszáltam. További lehetőség az áramlásieredetű zajok meghatározására a félempirikus módszerek alkalmazása, melyekkel egyszerűen mérhető fizikai paraméterekből becsülhető a lesugárzott zaj jellege. A félempirikus módszerek közül a NACA-0012 szárnyprofilra felállított Brooks-Pope-Marcolini modellt [2] emelném ki, amely a keletkező zaj spektrumára ad becslést. Ezek a módszerek gyorsak és költséghatékonyak, ellenben jelentős egyszerűsítéseket tartalmaznak, amelyek rontják a becslés pontosságát. A harmadik lehetőség a keletkező zaj meghatározására az időigényes és költséges mérés, amely történhet egy mikrofonnal, de akár több mikrofonból mikrofontömböt alkotva is. A jelen vizsgálatok során akusztikai méréseket végeztem egyedülálló ventilátorlapátmodelleken a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszékének Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratóriumában található csendes szabadsugárban. A csendes sugár jellegzetessége, hogy alacsony turbulenciaintenzitása miatt a belépő élen keletkező turbulens megfúvási zaj jelentősen lecsökken, így a sajátzajforrások jobban megfigyelhetők. Az akusztikai méréseken túl hődrótos méréseket, kapcsolt áramlástani és akusztikai szimulációkat és félempirikus akusztikai számításokat is végeztem. Dolgozatomban a csendes szabadsugaras mérések, valamint a numerikus szimulációk és a félempirikus Brooks-Pope- Marcolini modell eredményeit hasonlítom össze a tonális zajokra koncentrálva. Irodalom: [1] Ffowcs Williams, J. E.; and Hall, L. H. (1970): Aerodynamic Sound Generation by Turbulent Flow in the Vicinity of a Scattering Half Plane. J. Fluid Mech., vol. 40, pt. 4, pp [2] Brooks, T.F.; Pope, D. S.; and Marcolini, M. A. (1989): Airfoil self-noise and prediction, NASA Reference Publication No Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 51.

52 Numerical Study of Dimple Effect on a Golf Ball (A golflabdán lévő mélyedések hatásának numerikus vizsgálata) Mirlan Karimov (BA/BSc) mirlankarimov@hotmail.com Konzulens: Dr. Davidson Josh, research fellow, ARA Under conventional perception, a smooth ball is always expected to have a smaller friction force than a dimpled ball, hence, a smooth ball is expected to fly further. Jearl [1] showed that the phenomenon is exactly the opposite, a dimpled ball flies four times further than a smooth ball. Jorgensen [2] noted that concaved surface of dimples generates small-scale turbulence and leads to drag reduction. Choi et al [3] proposed that the drag reduction mechanism is related to the development of a shear layer instability that leads to higher momentum near the wall, causing local flow reattachment and a delay in complete flow separation. This reduces the low pressure region trailing the golf ball and therefore lowers the air drag. We have numerically studied this phenomenon. In this study under-resolved Direct Numerical Simulation (DNS) and Large Eddy Simulation (LES), and Delayed-Detached Eddy Simulation (DDES) were used for the smooth and dimpled balls, respectively. Drag, lift and pressure coefficients, and separations angles for smooth and dimpled balls were obtained by the simulations. We have shown that dimples on a ball surface significantly decreases the drag by delaying the complete flow de-attachment. Additionally, a dimpled ball was shown to experience a smoother flight than a smooth ball by the study of vortex shedding frequency. References: [1] Jearl, W., More on boomerangs, including their connection with the dimpled golf ball Scientific American, pp. 180, [2] Jorgensen, T. P., The Physics of Golf, 2nd edition, New York: Springer-Verlag, pp , [3] D. Kim and H. Choi, Large eddy simulation of turbulent flow over a sphere using an immersed boundary method Third AFSOR International Conference on Direct Numerical Simulations and Large Eddy Simulations (University of Texas, Arlington, Texas, 2001). 52. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

53 Koaxiális propfan akusztikai zajvizsgálata a megfúvási szög függvényében nyalábformálási módszerekkel (Acoustical investigation of counter-rotating open rotor using phased array beamforming technology) Olgyay Ábel (BA/BSc) abel.olgyay@gmail.com Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus, ARA A 70-es évek olajválsága arra késztette az amerikai kutatómérnököket, hogy radikális változásokat hajtsanak végre az akkorra már jól bevett repülőgéphajtóművekben. A kutatás egy kiemelkedő csoportja a koaxiális propfan vizsgálata volt [1]. A 80-as évekre sikerült is kísérleti modelleket létrehozni, melyek képesek voltak felmutatni az elvárt teljesítményeket. Azonban a hajtómű akusztikai zaja nagynak bizonyult, és átlépte a megengedhető értékeket. Jelen dolgozat az akusztikai zajok detektálását, értelmezését, és a zajok megfúvási szög függését vizsgálja nyalábformálási módszerekkel. A kutatás során több előfeldolgozási technikával ismerkedtem meg, melyekből egy, a szélessávú komponensek vizsgálatára kifejlesztett metódust alkalmaztam [2]. A szélessávú komponensek vizsgálatánál problémát okozhat a kiértékelés pontossága. Az általam alkalmazott jelfeldolgozás egy szűrési módszert takar, mely magas (>15kHz) és mély (<500Hz) frekvenciákon nem végezhető el. A nyalábformálási módszerek a frekvencia növekedésével egyre zajosabb zajtérképeket hoznak létre. A zajtérképek zajossága csökkenthető az eredeti kiértékelendő sávszélesség növelésével. Ezt öt különböző frekvenciasáv felosztással vizsgáltam meg, melyeknél mind találtam előnyös és hátrányos jellemzőt. A kutatás a 80-as évekre lecsengett, mert sikerült az üzemanyag beszerzésének árát visszaállítani az eredeti értékre, így a koaxiális propfanok vizsgálata is háttérbe szorult. Napjainkban mégis van relevanciája ezzel foglalkozni, hiszen az ismét növekvő üzemanyag ár megköveteli ezt, valamint nagy hangsúlyt kap manapság a környezetvédelem is, melyben egy jobb hatásfokú gép kifejlesztése egyértelmű előrelépést jelentene. Irodalom: [1] Mark D. Bowles: The "Apollo" of Aeronautics: NASA's Aircraft Energy Efficiency Program National Aeronautics and Space Administration, [2] Tokaji, K. and Horváth, Cs., Extracting and understanding the less dominant broadband noise sources of counter-rotating open rotors. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 53.

54 Oszcilláló-víz-oszlop numerikus szimulációja (Numerical Simulation of Oscillating Water Columns) Bozsó Endre (BA/BSc) Konzulensek: Dr. Davidson Josh, research fellow, ARA, Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus, ARA Az utóbbi évtizedekben az energiamix összetétele átalakult, a megújuló energia iránt rohamosan nő az érdeklődés, amely új, lehetőségekben gazdag iparágak létrejöttét eredményezte. Az óceánokból kinyerhető energia is ide tartozik, mely többek között magába foglalja az ár-apály energiát, a hő különbségből nyerhető energiát, és a mi szempontunkból a legfontosabbat a hullámenergiát. Ez utóbbi remek lehetőséget biztosít a tengerparttal rendelkező országoknak, hogy kiegészítsék az energiamixet. A hullámenergia hasznosítására szolgáló készülékek közül az egyszerűségének és a megbízhatóságának köszönhetően az úgynevezett oszcilláló-víz-oszlop készülék (Oscilating Water Column, továbbiakban OWC) az egyik legtöbbet kutatott technológia. A legfontosabb eszköze az OWC-k fejlesztésének és optimalizálásának a numerikus áramlástan (Computational Fluid Dynamics, továbbiakban CFD). A CFD szimulációk segítségével költséghatékonyan lehet különböző geometriákat vizsgálni és összehasonlítani, hiszen nem szükséges drága laboratóriumi modellek építése. A legnagyobb hátránya a CFD szimulációknak a pontosság és a szimuláció futási ideje (számítási igény) közti kapcsolat. A finomabb háló exponenciálisan növeli a számítási igényt, viszont a pontosság növekedése messze nem ilyen jelentős. Kijelenthető, hogy az egyik legfontosabb cél a szimulációs modell felállításánál, hogy az adott problémának megfelelően, a pontosság és a számítási igény közötti egyensúlyt megtaláljuk. E dolgozat célja az OWC-k különböző hálózási megoldásainak összehasonlítása, kiemelve a hátrányosságaikat és a további fejlődési lehetőségeket. A numerikus szimulációk kereskedelmi CFD szoftverrel lettek elvégezve. A szimulációs projektünk célja az International Energy Agency's Ocean Energy Systems által meghirdetett "Task 10 - Wave Energy Converter (WEC) modelling verification and validation project elnevezésű kutatásba való bekerülés. A projekt vizsgálja annak a lehetőségét, hogy bevonja azon szimulációkat, melyek az International Electrotechnical Commission (IEC) előírásainak fejlesztését támogatják. A kiírt OWC egy, a Korea Research Institute of Ship & Ocean Engineering (KRISO) által definiált és elvégzett modell kísérlet. 54. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

55 A fordulatszám változtatásának hatása koaxiális propfan akusztikájára (The effect of different rotor speeds on the acoustics of counter-rotating open rotors) Sebők Henrik (BA/BSc) Konzulens: Dr. Horváth Csaba, egyetemi adjunktus, ARA Az egyre inkább előtérbe kerülő környezetvédelmi megfontolások, a fosszilis tüzelőanyagok végessége, illetve a ma már rendelkezésre álló modern műszaki lehetőségek és technológiák (szimuláció, fejlett méréstechnika) újra életre hívta az érdeklődést a műszaki kutatások területén a nagyon jó hatásfokkal rendelkező ellenforgó rotorok elvén működő hajtóművek iránt. Ehhez hozzájárul az is, hogy a hagyományos repülőgépeken való alkalmazáson túl lehetőség nyílik másféle légi járműveken (pl. drónokon) való alkalmazásra az iparban és számos más területen is. A technológiával kapcsolatban jelenleg az egyik legnagyobb kihívást kedvezőtlen akusztikai tulajdonságai jelentik. Dolgozatom célja e kihívás leküzdésében való közreműködés a témában eddig végzett kutatásokra építve, ill. az ellenforgó rotorok akusztikai karakterisztikáját magába foglaló tudáshalmaz bővítése. Vizsgálatom során használtam a forgógépek akusztikájában már eredményesen alkalmazott módszereket (nyalábformálás, adatok előfeldolgozása) ugyanakkor új megközelítéseket is alkalmaztam, például az eredmények vizualizációjában. Jelen kutatás fókusza a fordulatszám változtatásának hatása a már ismert zajkeltési mechanizmusokra, mind szélessávú, mind tonális zajforrások vizsgálatával. A dolgozatban három különböző eset összehasonlítását fogom bemutatni. Az esetek között a fordulatszám a változó paraméter, a többi beállítás (pl. lapátszög) felszállási állapotra jellemző. A vizsgálat tárgyát képező mérési adatokat a General Electric F31/A31 Historical Baseline lapátsorral ellátott hajtóművén a NASA Glenn Research Center szélcsatornájában 2010-ben végzett mikrofontömbös mérés szolgáltatja. Az eltérő fordulatszámú esetek összehasonlításával új dimenzióval bővítjük a vizsgálati teret, lehetőség nyílik a zajkeltési mechanizmusok mélyebb megértésére, továbbá új megközelítést tesz lehetővé. Bemutatásra kerülnek az eredmények kiértékelése során tapasztalt megfigyelések, trendek. Külön vizsgáltam a tonális és a szélessávú zajforrásokat. A dolgozatban prezentált eredmények alapot adnak további kutatáshoz a témán belül. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 55.

56 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR BIOMECHATRONIKA Helyszín: D épület 515. Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. Bojtár Imre, egyetemi tanár Faragó Dénes, doktorandusz Dr. Tóth Brigitta, adjunktus Dr. Takács Mária, ortopéd szakorvos Dr. Borbás Lajos, professor emeritus 9:00 Molnár Cecília Vizuális kameravezérlés tervezése da Vinci sebészrobotra Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár Dr. Haidegger Tamás, egyetemi docens Nagyné Elek Renáta, doktorandusz Nagy Tamás Dániel, doktorandusz 9:20 Ráth Andre Rezgésérzékelésen keresztül történő érzék átadás vizsgálata kézprotézisek irányítására Konzulens: Bojtos Attila, tanársegéd 9:40 Takács Dániel Ín szakadásának végeselemes szimulációja Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár Faragó Dénes, doktorandusz 10:00 Turbucz Máté Lumbális gerinc végeselem modell létrehozása és validálása Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár Dr. Éltes Péter, gerincsebész 56. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

57 10:20 Pokorni Ágoston Daganatos csigolya eltávolítását követő műtéti rekonstrukciók végeselemes vizsgálata Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár Dr. Éltes Péter, gerincsebész 10:40 Csűry Mátyás Keresztély Additív gyártási eljárások összehasonlító elemzése a gyógyászati és a biomechanikai felhasználások szemszögéből Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 57.

58 Vizuális kameravezérlés tervezése da Vinci sebészrobotra (Visual servoing system for da Vinci surgical robot) Molnár Cecília BSc Konzulensek: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI Dr. Haidegger Tamás, egyetemi docens, ÓE Nagyné Elek Renáta, doktorandusz, ÓE Nagy Tamás Dániel, doktorandusz, ÓE A sebészrobotok napjainkban egyre több orvos munkáját segítik, használatuk számos előnnyel jár. Az asszisztensek számának csökkenthető, ami nyugodt környezetet biztosít. További előny, hogy a műtét és annak a kinematikai és vizuális adatai rögzíthetőek, a későbbiekben elemezhetőek. Ezek összességében a műtét közben és a műtét után is segítik az orvos munkáját. A sebészrobotok jelentős hatást gyakorolnak napjaink orvostudományára, és jelenleg is folyamatos fejlesztés alatt állnak. A da Vinci sebészrobotot kizárólag laparoszkópos, tehát minimálinvazív sebészetre használják, amely során kiemelkedő fontosságú a vizuális adat, hiszen a robotkarok irányítása a kamerakép alapján történik. Elengedhetetlen, hogy a műtétet végző karok a kamera látóterében legyenek. Jelenleg a kamera tartó kart csak manuálisan lehet irányítani, ami kifejezetten időigényes. A manuális irányiítás kiváltásának egyik feltételezett megoldása a vizuális irányítás. Kutatásom célja, hogy a da Vinci sebészrobotra Robotic Operating System (ROS) és Da Vinci Research Kit (DVRK) segítségével vizuálisan irányított rendszert tervezzek. A fejlesztés eredményeképpen a robot automatikusan képes arra, hogy a műtétet végző karok folyamatosan a kamera képében legyenek, így könnyítve a sebész munkáját. 58. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

59 Rezgésérzékelésen keresztül történő érzék átadás vizsgálata kézprotézisek irányítására (Viability of using vibrotactile sensory substitution for closed-loop prosthetic control) Ráth Andre BSc Konzulens: Bojtos Attila, tanársegéd, MOGI A 21. század beköszöntésével a protézisek nagy léptékben fejlődtek. Az egyik legnagyobb előrelépést a 3D nyomtatás technológiának a elterjedése okozta. Az így olcsón elkészíthető megoldások nagyban növelték az elérhetőségét a mechanikai protéziseknek a társadalom összes rétegében. Továbbá, az elektronika fejlődése miatt megjelentek az "okos" protézisek, amelyek képesek tovább könnyíteni a felhasználók életét. Ennek ellenére a protézisek irányítása még mindig komoly gondot tud okozni, mivel a legtöbb piacon kapható termék érzékelése csak közvetetten más érzékeken keresztül folyik (vizuálisan vagy a csonkra átadott nyomással). Egy költséghatékony és egyszerű megoldást szolgálhat a rezgésérzékelésen keresztül közvetített jelátadás - a protézis érzékelői által mért adatok feldolgozása és közvetítése egy haptikus visszajelzést adó szerkezetre, ami valahol a felhasználó testén elhelyezve képes rezgésérzékeléssel továbbítani ezeket az adatokat a felhasználónak. Ez a TDK célja ennek a megközelítésnek a megvalósíthatóságának és lehetséges hasznának a vizsgálata. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 59.

60 Ín szakadásának végeselemes szimulációja (Finite element simulation of the rupture of the tendon) Takács Dániel MSc Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI Faragó Dénes, doktorandusz, MOGI A mozgás az emberi életforma szerves része, amihez elengedhetetlen a mozgásszervrendszer megfelelő, egészséges működése. Károsodás esetén az eredeti állapot visszaállításához azonban szükséges a rendszer viselkedésének beható ismerete, amelyhez hozzátartozik a különböző biológiai szerkezeti elemek mechanikai viselkedésének ismerete is. A dolgozat célkitűzése az ín szakítóvizsgálat mérését modellező szimulációs módszer kidolgozása, továbbá a mérés eredményeinek, és a szálas anyagra vonatkozó elméleti eredmények validálása, különös tekintettel a tönkremeneteli szakaszra. Az inat alkotó egyes szálak mechanikai tulajdonságai jelentős mértékben eltérnek, ezért statikus szakítás esetén az anyag nem hirtelen megy tönkre, hanem több lépcsőben, ahogy az egyes szálcsoportok elpattannak. A dolgozat fő célja ennek a viselkedésnek a modellezése, majd a korábbi eredményekkel történő összevetése. A modellalkotáshoz in-vitro mérések eredményeit és az összetett szálas anyagok viselkedését leíró szálköteg modelleket veszem alapul. Ezt követően végeselemes szimuláció segítségével, különböző módszerekkel közelítem a valóságos szakadási folyamatot. A szálak anyagparaméterei egy eloszlásfüggvény segítségével adhatók meg, így közelítve a valóságot. A megoldáshoz használt módszer lényege, hogy a szálak szakítószilárdságát tapadási súrlódáshoz hasonló kontaktszilárdsággal közelítem, praktikusan két külön testként vizsgálom a szálköteget. A szálas szerkezet miatt sztochasztikusnak tekinthető viselkedés megfelelő modellezésével lehetséges a korábbi in-vitro eredmények validálása. A sok hasonlóságot mutató ízületi szalagok vagy a műszaki gyakorlatban egyre inkább elterjedő szálerősített kompozitok vizsgálata során is alkalmazható lehet ez a módszer. 60. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

61 Lumbális gerinc végeselem modell létrehozása és validálása (Development and validation of a lumbar spine finite element model) Turbucz Máté MSc turbucz95@gmail.com Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI Dr. Éltes Péter, gerincsebész, Országos Gerincgyógyászati Központ A gerinccel kapcsolatos megbetegedések az egész társadalmat érintő problémát jelentenek. Az utóbbi évtizedekben megnőtt a gerinc panaszok gyakorisága, amelyben mind az üléssel töltött idő, mind átlagéletkor növekedése szerepet játszik. A végeselem analízisre épülő szimulációs megoldások, valamint a modern mérnöki digitális tervezés a medicinára egyre nagyobb hatást gyakorol. A módszer biomechanikai alkalmazásának kezdete 1972-re nyúlik vissza. Az utóbbi évtizedekben a gerinccel kapcsolatban számos olyan kutatás, tanulmány született, ahol a vizsgálat alapját a végeselem analizísre épülő szimulációs eredmények adták. A klinikusok, kutatók, mérnökök számára kiemelt jelentőséggel bír az egyes szervek, szervrendszerek, így a gerincnek megfelelő komplex végeselem modellek által szolgáltatott eredmények. Kiemelten fontos, hogy ezen szakemberek ismerjék a módszer limitációit, valamint átlássák a klinikai kontextust melynek tükrében a modell eredményei értelmezhetőek. Munkánk során célul tűztük ki egy munkafolyamat kidolgozását menynek segítségével egyéni geometriának megfelelő lumbális gerinc végeselem modellt hozunk létre a klinikai képfeldolgozástól a szimulációs eredmények posztprocesszálásáig. A vizsgálatban használt modell geometriája egy 24 éves egészséges férfi komputertomográfiás (CT) képanyagának feldolgozásán alapul. A CT felvételekből szegmentálással előállított modellen elkülönítettük a különböző anyagi jellemzővel rendelkező egységeket. A csigolyát felosztottuk a hátsó posterior elemekre, valamint az anterior csigolyatestre, amelyen belül a corticalis, illetve a trabecularis csontállományt megkülönböztettük. A csigolyák véglemezeinél külön csontos, illetve porcos véglemez került kialakításra. A kisízületek felszínét egy 0,25 mmes porcfelszín borítja, amelyek között egy minimum fél milliméteres rést alakítottunk ki. A porckorong két alegységből állt, a nucleus pulposus-ból és az annulus fibrosus-ból. A modell tartalmazta a szalagrendszert és az ízületi tokokat. Az anyagi jellemzők hozzárendelése irodalmi adatok alapján történt. Irodalmi adatoknak megfelelő premfeltételek mellett a modellt terhelésnek vetettük alá. A szimulációk eredményeket a teljes modell (L1-L5) valamint az L4-L5 mozgászegmentumra vonatkoztatva értékeltük, és összehasonlítottuk az irodalomban található hasonló modellek eredményeivel. Az elfordulás-nyomaték görbe előállítása és elemzése azt mutattaa, hogy a vizsgálat eredménye mind nagyságban, mind jellegében megegyezik a korábbi tanulmányokban szereplő, hasonló görbékkel (Rohlmann, Spine, 2001; Dreischaft, JoB, 2014; Finley, CMBBE, 2018) A bemutatott végeselem modell validációját az eredmények egyezése szolgáltatja. A validált végeselem modell felhasználható későbbi összehasonlító végeselem vizsgálatokhoz, valamint a lumbális gerincet érintő műtétek tervezése során is. A létrehozott modell azonban kiemelet jelentőséggel bírhat az oktatásban klinikusok és mérnökök számára egyaránt. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 61.

62 Daganatos csigolya eltávolítását követő műtéti rekonstrukciók végeselemes vizsgálata (Anterior column reconstruction techniques investigation after single level en bloc spondylectomy using the finite element method) Pokorni Ágoston MSc Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI Dr. Éltes Péter, gerincsebész, Országos Gerincgyógyászati Központ A daganatos megbetegedések komplex egészségügyi, szociális és gazdasági problémát jelentenek a társadalom számára, ezért a probléma hatásainak csökkentése össztársadalmi érdek. A gerinc primer daganatos elváltozásainak gyakorisága alacsony, azonban a másodlagos (áttétes) elváltozások esetén (pl. prosztata, petefészek rákos betegségei) a leggyakoribb előfordulási helynek számít. A gerinc primer és másodlagos daganatos elváltatásainak kezelése elsősorban onkológiai ellátást igényel, de a gerincsebészeti beavatkozás is része lehet a kezelési stratégiának. A daganatos elváltozással rendelkező csigolyák sebészi kezelése történhet teljes eltávolítás formájában, melynek célja, hogy daganatot és környezetét izoláljuk és eltávolítsuk az egészséges gerincszakaszból. A csigolya eltávolítását követően rekonstruálni kell a gerincoszlop stabilitását. Jelenleg több műtéti stratégia, megoldás áll rendelkezésre, azonban minden rendszer más stratégia mentén lett kifejlesztve. A gerincsebész számára nincs egyértelmű indikáció, hogy melyik rendszer biztosítja a legjobb primer stabilitást egy adott életkornak megfelelő csontsűrűség esetén. Kutatásunk célja egy olyan végeselem módszerre épülő vizsgálat létrehozása, amelynek az eredményei alapján a különböző rekonstrukciós műtéti technikákat az életkornak megfelelő csontsűrűség függvényében lehetne összehasonlítani. A vizsgálatokhoz elsőként egy egészséges, fiatal férfiről készült kvantitatív komputertomográfiás (QCT) felvételek alapján elkészítettük az L2-es és az L4-es csigolya egyszerűsített, valamint az L3-as csigolya pótlására szolgáló távtartók 3D geometriáját. Ezt követően a hátulsó stabilitást biztosító csavarok és rudak egyszerűsített CAD geometriáját felhasználva virtuálisan létrehoztuk a műtéti összeállítást és az ennek megfelelő végeselem modellt. A vizsgálatok során a különböző távtartók esetén az életkor előrehaladtával megfigyelhető anyagminőségi változások alapján a csigolyák anyagi tulajdonságait több lépésben változtattuk. Mivel a vizsgált biológiai anyagok anyagjellemzői valószínűségi változók, ezért tanulmányunkban azokat az irodalomban megadott átlagokkal jellemeztük. Az eredmények jobb összehasonlíthatósága érdekében a különböző rendszereknél csak az elülső pótlásra szolgáló távtartó és a kapcsolódó felületek hálózása tér el, a modellek többi eleme mindegyik esetben azonos volt. Az eredmények alapján az egyes rekonstrukciós megoldások esetén a megtámasztás helyén észlelt feszültségek közt szignifikánsak az eltérések, a változó csontminőség mellett is. Ezen információk segítséget nyújthatnak a kezelést végző orvosnak a páciens kora alapján feltételezhető csontminőség melletti legjobb pótlási megoldás kiválasztásában, aminek eredménye a megfelelő terhelések következtében a jobb csontosodás, a szomszédos csigolyák beroppanásának és az implantátumok lazulásának, törésének kisebb az esélye. 62. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

63 Additív gyártási eljárások összehasonlító elemzése a gyógyászati és a biomechanikai felhasználások szemszögéből (Comparative analysis of additive manufacturing processes from the perspective of medical and biomechanical applications) Csűry Mátyás Keresztély BSc csurymatyas@gmail.com Konzulens: Dr. Kiss Rita, egyetemi tanár, MOGI A szakmai gyakorlatom során volt alkalmam betekintést nyerni a Debreceni Egyetem ÁOK Ortopédiai Tanszék Biomechanikai Laboratóriumának tevékenységébe. Dolgozatomat az ezen gyakorlat során az additív gyártási folyamatokban, illetve az ezekhez kapcsolódó tevékenységekben szerzett tapasztalataimra, tudásomra alapozom, melyet összevetek a napjainkban a témához tartozó területeken zajló fejlesztésekkel. Dolgozatomban először is szeretném bemutatni az additív gyártási eljárásokat hétköznapi kifejezéssel a 3D nyomtatást támogató segédtevékenységeket. Ilyenek egyfelől a különböző háromdimenziós szkennelési eljárások, melyek segítségével létrehozhatók analitikusan nem, vagy csak nehezen leírható tárgyak számítógépes, 3D modelljei, melyek aztán számos további művelet alapját képezik. Dolgozatomban ismertetem az általam e célra használt eszközöket, azok pontossági és felhasználási korlátait, illetve a szkennelés utófeldolgozási folyamatait, ezek hatékonyságát, nehézségeit. Emellett dolgozatomban helyet kap az orvosi, nagy felbontású komputertomográffal (CT) készült felvételek feldolgozása, az ezekből történő háromdimenziós számítógépes modellek készítése és a technológia képalkotási és hardware-es korlátai, saját példán keresztül illusztrálva. A segédtevékenységeken belül végül pedig szó lesz a nyomtatási folyamatokat megelőző szimulációs eljárásokról, így például arról, hogy miért szükséges a titánporból történő nyomtatás előtti additív szimuláció, vagy, hogy hogyan lehet egy érhálózatot modellező csőrendszer áramlását optimalizálni. Az általam a gyakorlat során megismert additív gyártási eljárásokat három fő szempont szerint rendezve hasonlítom össze: az orvosi modellezési felhasználások-, a különböző orvosi eszközök gyártása és kiegészítése-, illetve az implantátumkészítés szempontjából. Bemutatom, hogy a polimer- és a gipszalapú eljárások milyen modellezési feladatokra alkalmasak, illetve egy saját feldolgozású példán keresztül azt is, hogy milyen munkafolyamatokon keresztül juthatunk el egy műtét valós, térbeli szimulációjához szükséges tárgyak elkészítéséhez. Az orvosi eszközök gyártására és kiegészítésére alkalmas polimer-, illetve titánporalapú eljárásokat a szakmai irodalomból vett példákon keresztül hasonlítom össze főképp időigény, költséghatékonyság és pontosság szempontjából, majd egy újabb, általam a gyakorlat során megoldott feladaton keresztül szemléltetem az ilyen feladatokhoz tartozó tervezési, gyártási és tesztelési folyamatokat. Végül, de nem utolsó sorban a különböző orvosi implantátumok gyártására való alkalmasság felől megközelítve vetem össze a polimer-, a gipsz- és a titánporalapú additív gyártási eljárásokat, figyelembe véve a különböző eljárások pontosságát, gyorsaságát, költségeit és hibalehetőségeit. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 63.

64 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ENERGETIKA Helyszín: D épület 218. Időpont: november :00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. Imre Attila, egyetemi tanár Dr. Kovács Viktória, adjunktus Dr. Szentannai Pál, egyetemi docens Dr. Groniewsky Axel, egyetemi docens 9:00 Füzesi Dániel Perdítőelemek égésre gyakorolt hatásának modellezése egy szegény keverékkel üzemelő perdületes égő esetén Konzulensek: Dr. Józsa Viktor, adjunktus 9:20 Varga Nóra Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése Konzulensek: Mayer Martin János, doktorandusz 9:40 Fehér Anna Heterogén anyagok hővezetési tulajdonságainak kísérleti vizsgálata Konzulensek: Dr. Kovács Róbert, adjunktus 10:00 Sudár Ákos Hőmérséklet-eloszlás vizsgálata egy hadron nyomkövető kaloriméterben Konzulensek: Dr. Kovács Róbert, adjunktus Varga-Kőfaragó Mónika, fiatal kutató, MTA Wigner FK 10:20 Szünet 64. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

65 10:40 Takács Péter Háztartási hulladék termikus hasznosítása fluidizációs technológiával Konzulensek: Szűcs Botond, doktorandusz 11:00 Rácz Erika Szilárd tüzelőanyagok eloszlásának vizsgálata pszeudo 2D-s fluidágyban Konzulensek: Szűcs Botond, doktorandusz 11:20 Toldi Ákos Termodinamikailag konzisztens szimplektikus numerikus módszerek fejlesztése közönséges differenciál-egyenletekkel leírható rendszerekre Konzulensek: Szűcs Mátyás, doktorandusz Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 65.

66 Perdítőelemek égésre gyakorolt hatásának modellezése egy szegény keverékkel üzemelő perdületes égő esetén (Modeling of the effect of swirl vanes on the combustion characteristics of a lean premixed burner) Füzesi Dániel, Msc fuzesidaniel95@gmail.com Konzulens: Dr. Józsa Viktor, adjunktus, EGR A fosszilis tüzelőanyagok hasznosítása több évezredes múlttal rendelkezik. A széleskörű ipari alkalmazás 20. században jelentkezett az autók sorozatgyártásával, az elektromos hálózat bővülésével, az interkontinentális vízi kereskedelem fokozódásával, valamint a légiközlekedés megjelenésével. Az említett alkalmazások közül számosnak erőforrása a gázturbina, melyek modern változatai szegény, előkevert tüzelést valósítanak meg. A alkalmazott égők konstrukciós kialakításánal egyik lényegi eleme a perdítőelem, mely alacsony károsanyag kibocsátást és széles üzemi tartományt kínál. Maga az égés numerikus modellezése a termodinamika, áramlástan és reakciómechanizmusok együttes hatása miatt összetett probléma. Mindemellett a jelenség a legkedvezőbb üzemállapotban kvázistacionárius, tehát tranziens megközelítést igényel. A perdületes égés áramlási struktúrája egy belső és egy külső recirkulációs zónából áll, ahol elsősorban a beslő recirkulációs zóna biztosítja a szabad gyökés hőtranszportot az elégetlen keverék felé. A perdítőelem hatását a modellezési komplexitás miatt általában elhanyagolják a szakirodalomban különböző analitikus, közelítő összefüggéseket alkalmazva. A jelenlegi vizsgálat célja a valós geometria égésre gyakorolt hatásának értékelése, kifejezetten vizsgálva a tanszéki OTKA-FK kódszámú pályázatban fejlesztett égőkonstrukciót és annak perdítőelemét. Mivel a berendezés üzemképes, így az eredmények ellenőrzésére van validációs lehetőség. Dolgozatomban valós, axiális elrendezésű perdítőelemek lapátszögállásának áramlásra, és így a kialakult lángképre gyakorolt hatását vizsgálom földgáz tüzelés esetén numerikus áramlástani modellezés segítségével Ansys Fluent szoftverkörnyezetben. Középpontba az előzetes számítások és tapasztalat alapján az erősen perdületes égés került, ugyanis így könnyen biztosítható a tüzelés szempontjából kívánatos V alakú láng. A perdítőelem bonyolultabb kialakítása miatt a geometriát strukturálatlan tetrahálóval bontottam fel. Az égés és a perdületes áramlás tranziens jellege, valamint a kialakuló nyírás hatása miatt a k-ω SST turbunecia modellt alkalmaztam. Tranziens számítás esetén az ún. Scale Adaptive Simulation modellt használtam. Elsődlegesen égés nélkül vizsgáltam a keverőcsőben kialakult viszonyokat, majd a megfelelő struktúrák lángképre gyakorolt hatását elemeztem. A tüzelőanyag égés során végzett reakcióit egy termokémiai valószínűségi sűrűségfüggvénnyel vettem figyelembe. A kapott eredményeimet 0D-s tüzeléstechnikai számítással és mérésekkel ellenőriztem. 66. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

67 Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése (Napelemparkok árnyékolási veszteségeinek modell alapú elemzése) Varga Nóra, MSc Konzulens: Mayer Martin János, doktorandusz, EGR A megújuló energiaforrások az energiatermelésben és hétköznapi életünkben elfogadottak és nagyfokú támogatottságnak örvendnek. A legelterjedtebb megújuló alapú technológia a Nap energiáját hasznosító fotovoltaikus napelem. Az egész világon a napelemes rendszerek teljesítménye a harmincszorosára növekedett az elmúlt 10 évben, mára meghaladja a félmillió GW-ot. Jelentősen előtérbe kerülnek az intelligens hálózatok (smart grid) esetén, mint elosztott, vagy decentralizált energiatermelő egységek. A fotovoltaikus napelemek technológiája fejlett, ám a hatásfokuk viszonylag alacsony, a napsugárzás időjárásfüggő, volatilis tulajdonsága miatt a termelés ingadazó. A napelem leadott teljesítményét befolyásolja a hőmérséklet, a tájolás, a besugárzás mértéke, az árnyékolás és a napelemek kapcsolása. Ezen paraméterek többnyire jól mérhetők. Számos szakirodalom foglalkozott már a napelemek beárnyékolódásával, ám ezek leginkább a felhőzet okozta árnyékhatás témakörére fókuszálnak. Jelentős árnyékolódás tapasztalható a napelemparkok leggyakoribb elrendezése során, vagyis a napelemek egymással párhuzamos sorokba történő elhelyezésével. Jelen dolgozat központi eleme az, hogy ezen sorok milyen mértékben takarják ki egymást, és ezzel milyen hatást gyakorolnak a termelésre. A számítási módok, modellezések egy napelemsor termelési hatékonyságára világítanak rá. MATLAB környezetben készült el a nappálya, a sugárzási- és árnyékolódási-, továbbá a cellahőmérséklet, a napelem és az inverter modell. A modell mért meteorológiai adatokat használ. Pontosan kiszámításra kerül az árnyékolás hatása a napelemek többsoros elrendezése esetén. A modell egy év bármely napjának, bármely időszakára számítja a napelemre eső globálsugárzás, továbbá a villamosenergia-termelés nagyságát. Növekvő besugárzás hatására a sztringben folyó áram is növekszik. Az árnyékolásra a napelemcellák gyors teljesítményeséssel reagálnak, amely csökkenthető a sztringek megfelelő fizikai elrendezésével. A kábelezés költségeit is figyelembe véve megtalálható a legkedvezőbb elrendezés. A modellel számolt részletes eredmények alapján pontosabban meghatározható a napelemek optimális dőlésszöge és sortávolsága is. Az eredmények hozzájárulnak a napelemparkok gazdaságosságának javításához. Optimálisan meghatározhatók a paraméterek (dőlésszög, tájolás, sortávolság), melyekkel kedvezőbb termelési adatok érhetők el, a profit emelkedhet, a technológia pedig még széleskörűbben elterjedhet. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 67.

68 Heterogén anyagok hővezetési tulajdonságainak kísérleti vizsgálata (Experimental investigation of thermal conductivity properties of heterogeneous materials) Fehér Anna, MSc Konzulens: Dr. Kovács Róbert, adjunktus, (EGR A környezetünkben fellelhető anyagok bizonyos értelemben heterogén anyagok. A mérnöki gyakorlatban azonban sokszor közelítjük őket homogén szerkezetként, ami például a tömör fémek esetén jó modellnek tekinthető. A korszerű anyagok, mint például a kompozitok, vagy a fémhabok már egy technológiailag erősen kontrollált anyagszerkezettel rendelkeznek, így azokra már nem alkalmazható a homogén szerkezeti megközelítés. A technológiai kontroll által az anyag mechanikai struktúrája és ennek jellemzői, azon felül a hőtani, hővezetési tulajdonságait is képesek megváltoztatni, az előírt irányba módosíthatók. Heterogén anyag azonban nem csak mesterségesen állítható elő, hanem a természetben megtalálható, a környezeti hatások által létrejött kőzetek is ebbe a csoportba tartoznak. A kőzetekben nem csupán az anyagösszetétel változatos, hanem az abban megtalálható anyaghibák eloszlása is, melyek módja és mennyisége is változó, vagyis nem homogén. A heterogén anyagok modellezése nagy kihívás mind mechanikai, mind hőtani szempontból. A Fourier-féle hővezetési egyenlet kiváló példája az olyan elméleteknek, melyeket a mérnöki gyakorlatban alkalmazunk, azonban a fizikai jelenségek szempontjából igen korlátozott érvényességi körrel bír, ilyen a heterogenitás kérdése is. A mérnöki technológia fejlődésével egyre több olyan anyag áll rendelkezésre, mely az adott alkalmazás szempontjából a felhasználásban jelentkező folyamatok időskálájával megegyező karakterisztikus idővel rendelkezik. Az eddigi kísérleti eredmények alapján ismert [1, 2], hogy ekkor a Fourier-törvény modellezési képessége nem feltétlenül elegendő, azaz egy adott időtartományon helytelen eredményt szolgáltathat. A téma fontosságát és aktualitását az is mutatja, hogy ilyen alkalmazásokra példa a tranziens üzemű mikroelektronikai eszközök, vékonyréteg technológiával készült bevonatok, kompozit szerkezetek, porkohászati termékek megmunkálása, valamint a kőzetekben való hőterjedés, mely geotermikus kutak és alagutak létesítésekor, földalatti létesítmények hosszú távú szilárdsági tulajdonságainak elemzésekor kritikus fontosságú. A dolgozatomban a különböző kőzetminták esetén fogom a tranziens hővezetési tulajdonságokat megvizsgálni. A kísérleti vizsgálatok során a flash hőimpulzus mérőberendezést használom fel. A kőzetminták, melyeket vizsgálni fogok, nem csak fellelési helyükben, anyagösszetételükben, hanem vastagságukban is különböznek. A korábbi tapasztalatok azt mutatják, hogy a vastagság változásával a hőfokvezetési tényező is változik [3]. A dolgozat tudományos érdekeltsége a kőzetek termikus modellezése, a Fourier-törvénytől eltérő jelenségek megtalálása és az anyagjellemzők méretfüggésének vizsgálata. 68. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

69 Hőmérséklet-eloszlás vizsgálata egy hadron nyomkövető kaloriméterben (Investigating the temperature distribution of a hadron-tracking calorimeter) Sudár Ákos, BSc sudarakos97@gmail.com Konzulensek: Dr. Kovács Róbert, adjunktus EGR, Varga-Kőfaragó Mónika, fiatal kutató, (MTA Wigner F) A hadron terápia egy újszerű kezelés a rák ellen. A legnagyobb előnye, hogy kevesebb mellékhatással jár, mint a röntgen besugárzásos kezelések. A hadron terápia nagy áttörés előtt áll, mivel proton komputertomográf (pct) alkalmazásával a szövetek ionelnyelő képességének még pontosabban meghatározható. A pct kifejlesztése egy gyors detektort igényel a páciens mögött a hadronok energiájának a mérésére. Erre a célra legjobb egy hadron nyomkövető detektor, ami szendvicsszerűen épül fel szilícium nyomkövető detektorokból és abszorber rétegekből. A relativisztikus részecske pályájának és energiájának egyszerre történő mérése nagy felbontású hadron képalkotást tesz lehetővé. Ez a félvezető detektorokon alapuló technológia stabil hőmérséklet-eloszlást és egyenletes hűtést igényel. Az én munkám a kaloriméteren belüli hőmérséklet-eloszlás meghatározása és a két hűtésrendszer koncepciójának összehasonlítása volt. Munkám során mind analitikus, mind numerikus számításokat végeztem a kaloriméter hőmérséklet-eloszlásának meghatározására. A végső döntésben sok mérnöki szempontot is figyelembe vettem, mint például megbízhatóság, flexibilitás és a hűtés hatékonysága. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 69.

70 Háztartási hulladék termikus hasznosítása fluidizációs technológiával (Municipal waste combustion with fluidized bed technology) Takács Péter, BSc Konzulens: Szücs Botond, doktorandusz, EGR Az emberiség folyton gyorsuló fejlődésével és gyarapodásával együtt az általunk termelt hulladék mennyisége is folyamatosan növekszik. A kezeletlenül lerakott hulladék nem csak hogy káros hatással lehet a környezetünkre, de értékes területeket foglal el a mezőgazdaságtól és a természettől, továbbá a lerakott hulladék magában is elvesztett értéket képvisel. Emiatt egyre fontosabb, hogy az általunk termelt, számunkra értéktelen hulladékot megfelelően kezeljük, és egy olyan hulladékgazdálkodást valósítsunk meg, mellyel a környezeti hatásokat minimalizálni tudjuk. Az egyértelmű, hogy a lerakott hulladék mennyiségét csökkentenünk kell. Az Európai Parlament és Tanács által megalkotott hulladékpiramis egy hierarchia rendszert állít fel az egyes hulladék kezelési eljárások között. Ez alapján a hulladék keletkezésének a megelőzése az első számú prioritás. Az újra használat és az újrafeldolgozás után maradt hulladék részeket egyéb módokon, például energetikailag hasznosíthatjuk. Ez gyakorlatilag a hulladék elégetésével, termikus úton kinyerhető energia hasznosítását jelenti. A módszer előnye, hogy jelentős mértékben csökkenti a hulladék térfogatát, és megfelelő körülmények között kevés kibocsátással, biztonságosan alkalmazható. Ezen dolgozatban a hulladékgazdálkodás alapvető fogalmait, uniós irányelveit és magyarországi helyzetét ismertetem. A hulladék kezelés lehetséges megoldásai közül az energetikai hasznosításra helyezem a hangsúlyt. A hagyományos rostély tüzelés mellett a relatív újnak és költségesnek számító fluidágyas technológia megvalósítási lehetőségeit vizsgálom. Önálló labor mérések során SRF (Solid Recoverd Fuel), hulladékból előállított, szabvány (MSZ/EN 15359:2012) által meghatározott másodlagos tüzelőanyag fluidizációs tulajdonságait vizsgáltam hideg fluidágyas berendezésen. Különböző ágyanyag- tüzelőanyag arányok mellett elvégzet mérések segítségével meghatároztam a keverék fluidizációs állapotba kerüléséhez szükséges minimális fluidizációs gázsebességet. Mindezt azért végeztük el, hogy az eredmények alapján meghatározhassuk azokat az üzemi tartományokat, ahol a buborékos fluidizáció esetén az ágy és a tüzelőanyag teljes fluidizáltsága biztosított. Ahogy az meréseinkből is kiderült a fluidágy viselkedését nagyban befolyásolja az ágy SRF tüzelőanyag terhelése. Ennek a függésnek a pontos ismerete jelentős lehet gyakorlati és üzemviteli szempontból. Ugyanitt megemlíteném, hogy az SRF tüzelőanyag minimális fluidizációs sebeségre való hatásáról eddig még nem született tudományos publikáció. Végül elvégeztem egy gazdasági elemzést, annuitásos számítási módszerrel egy tisztán hulladék tüzelésű fluidágyas egység gazdasági élettartamára. Az így kapott fajlagos költségek összehasonlíthatók más, létező erőművek költségeivel, ezáltal jobb rálátást nyerhetünk egy ilyen erőmű megvalósítási lehetőségeire, esetleges támogatás mértékére, mellyel egy ilyen erőmű létesítéséhez szükséges tőkét szerezhetünk. 70. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

71 Szilárd tüzelőanyagok eloszlásának vizsgálata pszeudo 2D-s fluidágyban (Experimental investigation of solid fuel's dispersion in pseudo 2D fluidized bed) Rácz Erika, BSc Konzulens: Szücs Botond, doktorandusz, EGR Napjainkban egyre nagyobb az igény az energetikai szektor megújítására mind gazdasági, fenntarthatósági és környezetvédelmi szempontokból is, új technológiák fejlesztésére van szükség, amelyek megfelelnek az elvárásoknak. Még az új megújuló technológiák elterjedése sem tudja megszüntetni az igényt az új tüzelési technológiák fejlesztése felé. A XX. század második felében megjelenő fluidizációs berendezések használata is terjed, ez viszont újabb kérdéseket vet fel a technológia fejlesztésével kapcsolatban. A fluidizációs kazánok arra lettek kifejlesztve, hogy különböző méretű, alakú és összetételű tüzelőanyagok is hasznosíthatóak legyenek egy berendezésben, az egyenletesebb égés biztosításával pedig kevesebb szennyezőanyag távozzon a rendszerből a környezetbe miközben nagy teljesítmény nyerhető ki magas hatékonysággal. A fluidizáció során az ágyanyagba juttatott tüzelőanyagot alulról gázárammal fújják meg, ekkor a keverék folyadékszerű állapotba kerül. Ennek megfelelő elégetéséhez viszont közel tökéletes keveredésre van szükség, ami különböző tüzelőanyagok esetén másként alakul ki. A fluidizációs kazánok gömb geometriájú tüzelőanyagok használatára lettek főként tervezve. A gyakorlatban, pl. az erőművekben hasznosított tüzelőanyagok alakja ettől eltérő, jellemző a szálas anyag, apríték vagy kisméretű és tömegű darabos formájú tüzelőanyagok tüzelése. A jelenleg használatban lévő kazánokon tapasztalható, hogy ezekre az eltérésekre rosszul reagálnak, szükség van a lezajló folyamatok feltérképezésére és a konstrukciók javítására. A kazánokban általánosan törekednek ugyanazon összetételű anyag elégetésére, de ez egy adott anyag kiválasztása mellett is változó minőségeket jelenthet. A berendezések felépítésének változtatása vagy cseréje nagy költségekkel járhat, emiatt más megoldást kell találnunk. Célunk olyan üzemi tartományok behatárolása, ahol megfelelő a fluidágyban történő tüzelőanyag elkeveredés és ezzel párhuzamosan a technológia kedvező tüzeléstechnikai és emissziós tulajdonságai érvényesülnek. A megfelelő keveredés miatt megnő a tüzelőanyag tartózkodási ideje az fluidágyban, az égési folyamat stabilabb, a károsanyag kibocsátás jelentősen csökken. Erre a problémára fókuszálva végeztünk vizsgálatokat, amelyeket egy pszeudo 2D-s berendezésen végeztük el. A fluidizációs kazánokban jellemző a biomassza tüzelőanyagok hasznosítása is, ezek tulajdonságai nagyban eltérnek egymástól, ezért a vizsgálandó anyagok kiválasztása során mezőgazdasági hulladékokra esett a választás. Különböző méretű és összetételű tüzelőanyagokat több arányban kevertük az ágyanyaghoz, ami jellemzően kvarchomok. A keveréket alulról levegőárammal lebegtetjük, a gázsebességek növelésével állítottunk be megfigyelési pontokat. Eközben nem csak az eloszlás rendellenességeit figyelhettük meg, hanem az anyagok fluidizációs karakterisztikájáról is információt kaphattunk számítások segítségével. Ezekben a pontokban fényképes dokumentációt készítettünk, amelyet később kiértékeltünk és következtetéseket vontunk le az eredményekből. A vizsgált minta esetünkben egy bizonyos gázsebesség tartományon az ágy felső részében koncentrálódott, ez súlyos berendezési meghibásodásokhoz vezetne egy fluidizációs kazán esetén. A kísérletek kiértékelése során sikerült leszűkíteni egy gázsebesség tartományt, ahol a tüzelőanyag a keveredés során nagy százalékban az ágyon belül található. A vizsgálat mellett gazdasági számítást végeztem a biomassza hasznosítás ilyen formában történő létjogosultságáról más technológiákkal összehasonlítva. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 71.

72 Termodinamikailag konzisztens szimplektikus numerikus módszerek fejlesztése közönséges differenciál-egyenletekkel leírható rendszerekre (Developing thermodynamically consistent symplectic numerical methods for systems described by ordinary differential equations) Toldi Ákos, BSc Konzulensek: Szücs Mátyás, doktorandusz, EGR Mérnöki problémák során gyakran előfordul, hogy a lejátszódó folyamat során egyes fizikai tulajdonságok nehezen, vagy egyáltalán nem mérhetők. Ilyenkor numerikus szimulációk segítségével adhatunk jóslatot a keresett mennyiség(ek)re. Ezen TDK dolgozat megszületését is egy ilyen probléma motiválta: hogyan tudnánk mérni egy Pneumobil (sűrített levegő hajtotta versenyjármű) munkahengerében lezajló folyamatok során a hőmérsékletet. A feladat megoldásához először felállítottam a munkahenger leegyszerűsített matematikai modelljét, melyet egy két kamrából és az őket elválasztó dugattyúból álló termodinamikai rendszernek tekintettem. A megoldandó egyenleteket a nemegyensúlyi termodinamika homogén megfogalmazásával írtam fel, azaz a mennyiségek időfüggését figyelembe vesszük, azonban a térfüggésüktől eltekintünk. Az így felállított egyenletrendszerben a termikus és mechanikai folyamatok mint időfüggő dinamikai folyamatok vannak figyelembe véve. Munkám során a MATLAB numerikus programkörnyezetet használtam. A felállított egyenletrendszert először a szoftver beépített algoritmusaival oldottam meg. Arra a meglepő eredményre jutottam, hogy ezek a megoldók a rendszer összenergiáját numerikusan csökkentik, már a reverzibilis határesetben is (amikor a különböző disszipatív hatásokat elhanyagoljuk). Így felvetődik a kérdés, hogyan is hihetnénk disszipatív rendszerek numerikus szimulációinak az eredményében, hogyha már a reverzibilis rendszerek szimulációi is kérdéseket vetnek fel. A szakirodalomban fellelhetők ún. szimplektikus numerikus módszerek, melyeket Hamiltonféle mechanikai rendszerek numerikus megoldásához fejlesztették ki. Ezen módszerek közös tulajdonsága, hogy egy diszkretizált összenergiát egzaktul megtartanak. Az előzőekben ismertetett, disszipatív hatásoktól megfosztott termodinamikai rendszer szintén megfogalmazható egy általánosított hamiltoni-rendszerként, melynek megoldását így már szimplektikus módszerekkel is kereshetjük. Dolgozatomban a felállított modell megoldásán keresztül összehasonlítom a MATLAB beépített megoldóit és néhány klasszikus, de nem szimplektikus (Euler-, Crank Nicolson-, Runge Kutta-módszerek) módszert szimplektikus numerikus módszerekkel (szimplektikus Euler- és Störmer Verlet-módszer). A dolgozat végén összegzem ezen megbízható numerikus módszerek irreverzibilis általánosítás felé mutató utat. 72. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

73 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ÉPÜLETGÉPÉSZET ÉS GÉPÉSZETI ELJÁRÁSTECHNIKA Helyszín: D épület 126. Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. Láng Péter egyetemi tanár Deme Bélafi Zsófia Dr. Dr. Csoknyai Tamás egyetemi docens Virág Zoltán ügyvezető (Duoplan Kft.) 9:00 Panyi Máté Központi hővisszanyerős szellőztető rendszer energetikai vizsgálata Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens 9:20 Juhász Tamás Cserépkályhával és gázkonvektorral fűtött lakóház energetikai optimalizációja Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens 9:40 Verdon Zita Különböző félfolyamatos desztillációs módszerek vizsgálata Konzulens: Dr.Láng Péter egyetemi tanár 10:00 Kamarás Kristóf Zoltán, Szeghy Boglárka Folyamatos extraktív desztilláló rendszer optimalizálása Konzulens: Dr. Hégely László egyetemi adjunktus 10:20 Laklia Bence Referenciaépület fűtési energiafogyasztásának értékelése eltérő éghajlatú helyszíneken Konzulensek: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus, Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 73.

74 10:40 Szünet 11:00 Uzun Alper Comparison of Heat Recovery Systems and Transpired Solar Collectors in Building Ventilation (Hövisszanyerö berendezések és szolárfal rendszer összehasonlitása epületek szellöztetésében) Konzulens: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus 11:20 Kovács Helga Bemenő paraméterek részletezettségének hatása az épületenergetikai szimulációk eredményére Konzulens: Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus 11:40 Kornreich Karolina Párologtató hűtőtorony vizsgálata Konzulens: Dr. Örvös Mária címzetes egyetemi tanár 12:00 Weiner Zoltán Bendegúz Üvegházas akvapónia rendszer energetikája Konzulens: Dr. Szánthó Zoltán egyetemi docens 74. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

75 Központi hővisszanyerős szellőztető rendszer energetikai vizsgálata (Energetic investigation of heat recovery ventilation system) Panyi Máté BSc Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens, ÉpGET Kutatómunkámban összehasonlító energetikai vizsgálatot végeztem a természetes és mesterséges szellőztetés esetén, csak hőátvitelre (HRV), valamint hő- és nedvességátvitelre (ERV) is alkalmas hővisszanyerős szellőztető rendszerek alkalmazásával fűtési időszakban. A kutatómunka a Zehnder Magyarországi Képviseletének megbízásából készült. A vizsgálataimhoz épületenergetikai dinamikus szimulációs modelleket fejlesztettem ki. Az eredményeim megvalósításához a kutatómunka korábbi szakaszában Dr. Kassai Miklós egyetemi docens és Laith Al-Hyari PhD hallgató kísérletei által eredményül kapott hatásfok értékeket is felhasználtam. A dolgozatban bemutatom a háromdimenziós épületmodell elkészítésére szolgáló SketchUp és a szimulációt megvalósító TRANSYS programokat. A bemutatás célja a programok használatának ismertetése és a reprodukálhatóság lehetővé tétele. A dolgozatban továbbá kitérek a programokban tapasztalt nehézségekre és a szimuláció alternatív megvalósításának módjára. A szimuláció során 9 modellt készítettem, amely lehetővé tette a szellőztetési formák különböző éghajlaton történő kiértékelését. Az egyes modellek eredményeit a TRNSYS program segítségével grafikusan is ábrázoltam. A szimulációból kinyert eredmények értékelését követően az ERV hővisszanyerős szellőztető rendszer bizonyult a legkedvezőbbnek, míg a természetes szellőztetés járt a legnagyobb veszteséggel. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 75.

76 Cserépkályhával és gázkonvektorral fűtött lakóház energetikai optimalizációja (Energy performance optimalization of tile stove and gas convector in family house) Juhász Tamás MSc Konzulens: Dr. Kassai Miklós egyetemi docens, ÉpGET A cserépkályha és a gázkonvektor, mint tüzelőberendezések energetikai hatékonyság szempontjából messze állnak a mai modern fűtéstechnikai rendszerektől, de ha megfelelő módon karbantartjuk őket, akkor teljesen jól használhatóak fűtési célokra. Működtetésük költségesebb, mint egy mai modern hőszivattyús vagy kondenzációs kazános rendszernek, és veszélyesebb is, elég csak a szén-monoxid kibocsátásra gondolni. Éppen ezért fontos időszakos karbantartásuk, különösen a gázkonvektornak. A két fűtési rendszer emberi komfortérzetre gyakorolt hatása a fűtött térben teljesen más. A gázkonvektor inkább konvektív hőleadó, ezért nagyobb arányban melegíti a levegőt, mint a cserépkályha, amely inkább hősugárzással adja le a hő nagy részét. Gázkonvektorral való fűtésre a belső hőmérséklet jóval gyorsabban reagál, mint cserépkályhás fűtés esetén. Tehát ha a helyiségeket hosszabb ideig nem fűtjük téli időszakban, például elutaznak a lakók napokra, akkor visszaérkezésük után a konvektort célszerű használni, hogy gyorsabban felfűtésre kerüljön a helyiség. A cserépkályha ezzel szemben sokkal tartósabban képes fenntartani a megfelelő belső hőmérsékletet, néha még túl is lépve azt, a szabályozás nehézsége miatt. Ugyanakkor nagyon komfortos beülni a meleg kályha mellé hideg téli estéken, hiszen ahogy a kutatómunkámban végzett mérések során kapott eredményekből kiderült, óriási hőtároló tömeggel rendelkezik. A kiértékelt adatokból látszik, hogy elég komoly veszteséget jelent, ha csak a gázkonvektort használjuk, mert a cserépkályha a kéményen keresztül lehűl. A másik eset, hogy a cserépkályha használata esetén az égéshez szükséges levegő felmelegítéséhez többlet teljesítmény szükséges. Mind a két problémára megoldást lehet találni, ha modernizáljuk a berendezést. Beruházási szempontból egyik berendezés sem olcsó. Újépítésű házba gázkonvektort beépíteni már nem is lehet, de ha cserére kerül a sor, akkor két konvektor nagyjából olyan árban van, mint egy kondenzációs kazán. Bár a cserépkályhával történő fatüzelés kedvezőbb gazdasági szempontból, a két rendszer optimális együttes használata a költségvizsgálat szerint nem az egyoldalú fatüzelést jelenti, hanem befűtésre kevésbé alkalmas időben a gázkonvektor fedezi a hőigényeket Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

77 Különböző félfolyamatos desztillációs módszerek vizsgálata (Study of Different Semi-batch Distillation Policies) Verdon Zita MSc Konzulens: Dr. Láng Péter egyetemi tanár, ÉpGET Munkám során a diklórmetán(1)-aceton(2) elegy elválasztását vizsgáltam különböző desztillációs módszerekkel, adott tisztasági követelmények eléréséhez. Először a szétválasztandó elegy gőz-folyadék egyensúlyi viszonyait vizsgáltam meg: tangens azeotrópot képez nagy aceton tartalmaknál. Ezután a ChemCAD folyamatszimulátor segítségével folyamatos (CD), szakaszos (BD), valamint háromféle félfolyamatos desztillálási eljárást (SBD1, SBD2, SBD3) modelleztem. A félfolyamatos eljárás során az elegy egy részét nem az üstbe töltjük, mint a szakaszos desztillációnál, hanem folyamatosan tápláljuk be. Így a berendezés működtetése rugalmas marad, de a szétválasztás energiaigénye alacsonyabb lehet, mint a szakaszos desztillációé. A vizsgált félfolyamatos módszerek a következők voltak: SBD1: fix betáplálás a visszaforralóba SBD2: fix betáplálás a kolonna egy adott tányérjára SBD3: időben változó betáplálási hely A legkönnyebben megvalósítható eljárás a betáplálás az üstbe (SBD1). Ebben az esetben a rektifikáló oszlop nem tartalmaz alsó (sztrippelő) oszloprészt. Amennyiben a betáplálást az oszlop valamely tányérjára vezetjük be (SBD2), akkor lehetőség van a betáplálási hely (a rektifikáló és sztrippelő tányérok száma arányának) optimális megválasztására. A betáplálási hely időbeni változtatása (fokozatos emelése) még rugalmasabb működtetést tesz lehetővé (SBD3). Ugyanakkor ez a módszer a legbonyolultabb, mind a kialakítás (több betáplálási hely), mind az üzemeltetés szempontjából. A különböző desztillációs módszereket összehasonlítottam a fajlagos energiafogyasztást figyelembe véve. A félfolyamatos módszereknél az üstfolyadék szintjét állandóan a maximális értéken tartottam. Minden esetben a lehető legalacsonyabb refluxarány elérésére törekedtem. Az SBD2 és SBD3 félfolyamatos módszerek energiaigénye a szakaszosénál lényegesen alacsonyabbnak, de a folyamatosénál magasabbnak adódott. Az SBD3 és SBD2 közötti különbség viszonylag csekély volt, az SBD3 javára. Az SBD1 módszer a szakaszosnál kedvezőtlenebb eredményeket adott. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 77.

78 Folyamatos extraktív desztilláló rendszer optimalizálása (Optimalization of a Continuous Extractive Distillation Process) Kamarás Kristóf Zoltán MSc kristof.kamaras@gmail.com Szeghy Boglárka MSc szeghybogi@gmail.com Konzulens: Dr. Hégely László egyetemi adjunktus, ÉpGET A vegyipar több ágazatánál (leggyakrabban a festék-, a nyomda és a gyógyszeriparnál) megfigyelhető, hogy a gyártási technológia sok szerves oldószert igényel. A fokozott oldószerhasználat következtében a gyártás melléktermékeként nagy mennyiségű technológiai hulladékvíz és hulladékoldószer-elegy keletkezik, amely magas szerves anyag tartalma miatt nem engedhető a csatornahálózatba, ennek kezeléséről gondoskodni kell. Amennyiben ez az elegy hagyományos desztillációs eljárással egyáltalán nem választható szét, vagy a szétválasztás gazdasági okokból nem megtérülő a kis relatív illékonyság miatt, extraktív desztillációval érdemes próbálkozni. Két komponensű elegy szétválasztásához itt egy kétkolonnás rendszerre lesz szükség. Az első (extraktív) kolonnába egy harmadik komponenst (szolvenst) kell adagolni, mely újabb azeotropot nem képez. Dolgozatunkban adott móláramú ekvimoláris aceton-metanol elegy szétválasztását vizsgáltuk. A komponensek egymással minimális forráspontú azeotropot képeznek. A You és munkatársai (2015) cikkében bemutatott rendszer költségigényét elemeztük és a lehetséges csökkentési megoldásokat tanulmányoztuk ChemCAD professzionális folyamatszimulátor segítségével. Munkánk során elsőként reprodukáltuk a You és társai által felállított modellt az általuk alkalmazott tisztasági előírásokkal, termodinamikai és működési paraméterekkel, majd a cikkben közölt értékeket összevetettük a mi szimulációnkkal. Ezt követően érzékenységvizsgálatok és a ChemCAD beépített optimalizálási funkciója segítségével megkerestük az optimális működtetés jellemzőit. Az optimalizálás célfüggvénye a fajlagos üzemeltetési költség volt. A lehetséges megoldásokat az extraktív szakasz hatékonyságát leíró dimenziótlan mérőszámokkal is összehasonlítottuk. Mivel a költségminimum nem csak az üzemeltetéstől, hanem a beruházás során felmerülő kiadásoktól is függ, ezért szükségessé vált a desztillációs rendszer teljes költséganalízise. Ez alapján határoztuk meg a desztilláció teljes éves költségét. A ChemCAD és az Excel programok összekapcsolásával lehetővé vált a probléma magasabb szintű elemzése, és elvégezhettük az anyagi ráfordításokra történő minimalizálást is. Munkánk végén javaslatot tettünk az extraktív desztillációs berendezés műszerezésére és szabályzására is. Irodalom: Xinqiang You, Ivonne Rodriguez-Donis és Vincent Gerbeaud: Improved Design and Efficiency of the Extractive Destillation Process for Acetone-Methanol with Water. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, oldal. 78. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

79 Referenciaépület fűtési energiafogyasztásának értékelése eltérő éghajlatú helyszíneken (Energy Consumption Evaluation of a Reference Building Situated in Various Climatic Zones) Laklia Bence BSc lbence12@gmail.com Konzulensek: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus, ÉpGET Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus, ÉpGET Munkám során olyan európai minőségi követelményeket vizsgálok, melyek befolyásolják az épületek energiafelhasználást. Mivel Európa egységesen törekszik a fenntarthatóság irányába azáltal, hogy próbálja csökkenteni az elpazarolt energia mennyiségét, ezért fontos, hogy az épületek energiafelhasználását is korlátozzuk. Köztudottan az épületek energiafelhasználása az egyik legnagyobb részét teszi ki Európa összes energiafelhasználásból. Az épületek energiafelhasználásának és evvel együtt tehát a fűtési energiafelhasználásnak a csökkentése azért is kifejezetten fontos, mert az életünk legnagyobb részét épületekben töltjük, vagy otthon vagy a munkahelyünkön, esetleg az iskolában. Ennek egyik leginkább kézenfekvő megoldása lehet a háztartások energiahatékonnyá tétele, aminek első és talán legfontosabb lépése az, ha a ház hőveszteségeit minimálisra csökkentjük. Ezt jó hőszigetelőképességű anyagok felhasználásával érhetjük el, ezeknek az anyagoknak nagyon alacsony a hőátbocsátási tényezőjük (U). Ha minél kisebb hőátbocsátási tényezőjű szerkezetek építését írjuk elő - világszerte, vagy akár Európa szerte akkor sikeresen tudnánk csökkenteni a háztartások környezetre gyakorolt terhelését. Jól megfigyelhető, hogy Európa északi részén elhelyezkedő országok esetében az előírt hőátbocsátási tényező értéke kisebb, mint az Európa közepén vagy déli részén elhelyezkedő országok esetében. Ennek a jelenségnek társadalmi okai is vannak, de nagy részben magyarázható az országok közötti eltérő klímával. Európai társadalmakban a háztartások belső hőmérsékletei között nem igen van eltérés, a hőveszteség pedig egyenesen arányos a külső hőmérséklet - ami a kontinensen elég jelentősen változik - és a belső hőmérséklet különbségével. Ezt a földrajzilag meghatározott különbséget a szerkezetek hőátbocsátási tényezőjének a csökkentésével lehet kompenzálni. Ha minden országban ugyanazt az északi országokban előírt hőátbocsátási tényező lenne előírás, akkor Európa energiafogyasztása ezen a téren jelentősen csökkenne. Ezáltal természetesen egy olyan helyzet állna elő, ahol a délen fekvő országokban sokkal szigorúbbak lennének a követelmények az elméletileg szükségesnél, emiatt esetlegesen alig kellene ha egyáltalán kellene - fűteni ezekben az országokban a téli hónapokban. Vizsgálatom célja, hogy megállapítsam egy referencia ház fűtési energiafelhasználását havi bontásban, a lehető legtöbb európai országban és ebből levonjam a következtetést, miszerint az alacsony vagy a magas fűtési energiafelhasználási értékeket milyen tényezők befolyásolják a leginkább. Ezek a befolyásoló tényezők lehetnek a szigorú vagy enyhe előírások és az éghajlati hatások is, mint például a fűtési hőfok-híd vagy az átlagos napsugárzás intenzitása. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 79.

80 Hövisszanyerö berendezések és szolárfal rendszer összehasonlitása epületek szellöztetésében (Comparison of Heat Recovery Systems and Transpired Solar Collectors in Building Ventilation) Uzun Alper MSc Konzulens: Dr. Bokor Balázs egyetemi adjunktus, ÉpGET The Transpired Solar Collector (TSC) has been used successfully worldwide over the past three decades and has shown to achieve an economic payback of 2 to 10 years. Thıs ıs a result of a combination of high thermal efficiency and the low cost of the solar collector. In order to meet energy-saving trends, legislation for fresh air supply in buildings, heat recovery systems have been used to transfer the heat of the exhaust air ınto the fresh airstream. In this research, optimisatıon procedure is carried out for both the transıred solar collector and the heat recovery unit, when a reference building with the same needs is situated in locations with different climate (Hamburg, Budapest, Malaga, Helsinki, Bilbao, and Erzurum). 80. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

81 Bemenő paraméterek részletezettségének hatása az épületenergetikai szimulációk eredményére (The influence of the input parameters' accuracy on the results of building energy simulationss) Kovács Helga MSc Konzulens: Dr. Horváth Miklós egyetemi adjunktus, ÉpGET A klímaváltozás visszaszorítása, hatásainak enyhítése érdekében egyre nagyobb hangsúlyt kapnak az energiahatékonysági törekvések. Tekintve, hogy az Európai Unió teljes energiafogyasztásáért 40%-ban, a CO2 kibocsátásáért pedig 36%-ban az épületek a felelősek, erre a területre érdemes kiemelkedő figyelmet fordítani az energiahatékonysági megfontolások során. Az új épületek mellett a meglévők energetikai korszerűsítésével is fontos foglalkozni, ugyanis a meglévő épületállomány jelentős része elavult. Egy épület energiafogyasztását számos paraméter befolyásolja, így ahhoz, hogy konkrét épülethez kiválasszuk a megfelelő energiahatékonysági stratégiát, mellyel csökkenthető az energiafogyasztás, mélyreható vizsgálat, adatelemzés és szimuláció szükséges. Dolgozatomban egy budapesti önkormányzati épület energiafogyasztását vizsgálom dinamikus szimuláció (DesignBuilder) segítségével. Szimulációk során fontos, hogy a felépített modell kellő mértékben közelítse a valóságot, azonban a lehető legkevésbé legyen elbonyolított, így a vizsgálat során célom körüljárni, hogy a különböző részletességű bemenő paraméter megadások milyen mértékben módosítják a szimuláció eredményét, illetve a futási időt. Vizsgálom a geometria, épületgépészeti rendszer, felhasználói profil hatását, valamint a szimulációs eredményeket összehasonlítom a rendelkezésre álló valós fogyasztási adatokkal. Célkitűzésem, hogy megtaláljam az optimális adatmegadást DesignBuilder szimuláció esetén, mely megfelelő mértékben közelíti a valós eredményeket, valamint a szimulációs és valós eredmények közötti eltérések lehetséges okainak feltárása, melyek további épületekre vonatkozó energiafogyasztási szimulációk esetén is segítséget nyújthatnak. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 81.

82 Párologtató hűtőtorony vizsgálata (Examination of evaporative cooling towers) Kornreich Karolina BSc Konzulens: Dr. Örvös Mária címzetes egyetemi tanár, ÉpGET A párologtató hűtőtorony a keverő hőcserélők csoportjába tartozó, nagyméretű hőtechnikai berendezés, ami lehetővé teszi a víz és a levegő nagy felületen történő érintkezését, annak érdekében, hogy nagy mennyiségű technológiai meleg vizet, felmelegedett hűtővizet vagy kondenzvizet lehűtsön. Az érintkezés során a víz párolog, mely annak hőmérséklet csökkenését eredményezi. Az ipar számos területén (energetika, feldolgozóipar, gyógyszeripar, olajipar) alkalmazzák a párologtatáson alapuló hűtőtornyokat. A dolgozat első részében irodalmi áttekintés alapján bemutatom a hűtőtornyok működését, szerkezeti felépítését, különböző típusait és alkalmazási lehetőségeit. Levegő-víz közvetlen érintkezése során egyidejű hő-és anyagátadás valósul meg. Dolgozatomban ismertetem a hűtőtornyok hő- és anyagátadásának matematikai modelljét. E modell alapján számítható a hűtőtoronyban a víz és a levegő hőmérsékletének, valamint a levegő nedvességtartalmának alakulása. A modell alkalmazhatóságához szükségesek az anyagátadási tényezők, melyeket irodalmi adatok alapján ismertetek. A dolgozatban kitérek a tornyok egyszerűsített méretezési/ellenőrzési módszereire. Megvizsgálom a hűtőtorony működési paramétereinek a hűtőtorony betételem magasságára valamint a technológiai viszonyokra gyakorolt hatását. A vizsgálatok alapján következtetéseket vonok le a működési paraméterekre vonatkozóan, valamint javaslatot teszek egy általános hűtőtorony rendszer kedvezőbb üzemeltetésére. Irodalom: 1. VDI Heat Atlas (second edition) Springer -Verlag Berlin Heidelberg Development of Evaporative Cooling Packing; Published by the Comission of the EuropeanCommunite Brussels ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Equipment 82. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

83 Üvegházas akvapónia rendszer energetikája (Energetics of greenhouse-aquaponics system) Weiner Zoltán Bendegúz BSc Konzulens: Dr. Szánthó Zoltán egyetemi dovens, ÉpGET Az aquaponia egy víztakarékos ökoszisztéma halak tenyésztésére és növények termesztésére. Az akvapónia rendszere a hidropóniás növénytermesztés módszereit és az akvakulturás haltenyésztést ötvözi magában, ahol a halak ürüléke szolgál közvetetten baktériumok által nitritté majd nitráttá átalakítva tápanyagként a növények számára. A keringetett víz a körfolyamat során a halaktól felvett és már átalakított nitritekkel látja el a növényeket, ahol a növények megtisztítják a vizet, majd visszatérve a halakhoz biztosítja azok számára a friss vízcserét. Víz nem kerül a rendszerből elvezetésre, így a hagyományos öntözéses növénytermesztésnél sokkal kevesebb víz is elegendő működéséhez, mivel csak a növények által ténylegesen felvett, elpárolgott, vagy elcsöpögött vizet kell pótolni a rendszerben. Az ökoszisztéma fenntartása érdekében fontos a megfelelő benapozás, a levegő oxigén- és páratartalma, a levegő és a víz hőmérséklete, hogy mind a halak, mind a növények fejlődhessenek. A kutatás célja tisztázni, hogyan lehet a hazai éghajlati viszonyok között a passzív üvegházban egész év során biztosítani és fenntartani az optimális, de legalább a szükséges energetikai jellemzőket. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 83.

84 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR GÉPGYÁRTÁSTECHNOLÓGIA Helyszín: 1111, Budapest, Egry József u. 1., T épület 47. Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Dr. Takács Márton, egyetemi docens Titkár: Tóth András, tudományos munkatárs Tag: Dr. Biró István, egyetemi adjunktus 9:00 Nagy Attila Tamás Univerzális megfogó vizsgálata optikai elven működő erőmérő használatával Konzulens: Dr. Paniti Imre, tudományos munkatárs 9:20 Bálint Balázs András Interaktív szerelés tervező rendszer fejlesztése robot cellákhoz Konzulens: Dr. Erdős Ferenc Gábor, egyetemi docens 9:40 Szelezsán Bettina Elektromos hajtású Formula Student versenyautó kábelkorbácsának tervezése és gyártása Konzulens: Dr. Szalay Tibor, egyetemi docens 10:00 Szigeti Tamás, Herke György Felső végtag antropometriai paramétereinek meghatározása és mozgatásának modellezése két robotkaros gyógytornáztatás esetében Konzulens: Tóth András, tudományos munkatárs 10:20 Doros Marcell Izometriás erőmérés és hőtérképezés, mint döntéstámogatási lehetőségek a stroke utáni rehabilitáció során végzett robotos terápiában Konzulens: Pilissy Tamás, tudományos segédmunkatárs 84. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

85 Univerzális megfogó vizsgálata optikai elven működő erőmérő használatával (Examination of an universal gripper using an optical force sensor) Nagy Attila Tamás BSc Konzulens: Dr. Paniti Imre, tudományos munkatárs, Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet Különböző alakzatok felemelésére alkalmas mechanikus megfogó modellezése. Optikai elven működő erőmérő cellák felhasználásával megfogási erő ellenőrzésére alkalmas tesztelési környezet tervezése, létrehozása és kísérletek végrehajtása. Eredmények összehasonlítása hagyományos kétujjas megfogók megfogási adataival. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 85.

86 Interaktív szerelés tervező rendszer fejlesztése robot cellákhoz (Development of an interactive assembly planning system for robotic cells) Bálint Balázs András MSc Konzulens: Dr. Erdős Ferenc Gábor, egyetemi docens, Gyártástudomány és -technológia Tanszék Az iparban jelenleg elterjedt offline robotprogramozási és -szimulációs rendszerek a robot tervezett pályája alapján hozzák létre a robotprogramot. Ezen rendszerek az ipari alkalmazást szem előtt tartva kerültek megalkotásra, a robotprogram létrehozását teszik magas szintű problémamegoldássá és igen felhasználóbaráttá. A kutatás-fejlesztés területén való alkalmazásuk azonban több szempontból is akadályokba ütközik általánosan. Bár a legtöbb, robotprogramozáskor felmerülő problémának a megoldásához biztosítanak eszközöket, a felhasználó számára zárt rendszereket jelentenek és drágák. A zártság problémája áthidalható például egy, a rendszer fölé helyezett, magasabb szintű alkalmazással, melyen keresztül kezelve a funkciókat azok végül is bővíthetők az ár gyakran kényes pont, a kutatás-fejlesztés területén általában nincs is szükség a funkciók többségére. Ennek fényében merülhet fel egy minimális telepítést, beállítást igénylő, eszközök széles palettájával elérhető, könnyűsúlyú rendszer létrehozása, mely az egyszerűbb szerelés vagy válogatás jellegű feladatok magas szintű tervezését teszi lehetővé funkció alapon a pálya-alapon történővel szemben ezzel illeszkedve napjaink Ipar 4.0 trendjébe. Jelen dolgozat keretein belül egy ilyen offline programozó és szimuláló rendszer alapjai kerültek lefektetésre a megvalósítás lehetőségeinek vizsgálata mellett. A fejlesztett rendszer web-alapú, működtetésére a felhasználó részéről mindössze egy hálózati kapcsolatra és egy böngészőre van szükség. Emellett interaktív, grafikus definiálását teszi lehetővé a szerelési tervnek minimális információbevitel mellett ami a virtuális környezet alapján meghatározható, azt a programgeneráláshoz nem szükséges megadni expliciten. A rendszer nyílt forráskódú, széles körben támogatott eszközöket használ, moduláris felépítése miatt könnyen továbbfejleszthető. 86. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

87 Elektromos hajtású Formula Student versenyautó kábelkorbácsának tervezése és gyártása (Design and manufacturing process of an electric Formula Student vehicle's wire harness) Szelezsán Bettina BSc Konzulens: Dr. Szalay Tibor, egyetemi docens, Gyártástudomány és -technológia Tanszék A Formula Student versenysorozat remek kihívás azon egyetemisták számára, akik szeretnének belelátni, hogyan is működik egy versenycsapat. Manapság a motorsport is egyre inkább kísérletezik az elektromos járművekkel, a Műegyetem egyik versenycsapata, a BME Formula Racing Team jelenleg elektromos és elektromos-önvezető kategóriában épít autókat. A csapat tagjaként, és a kábelkorbácsért felelős személyként lehetőségem nyílt több versenyautóba is megtervezni és legyártani a kábelköteget. Ebben a sorozatban a diákok egyedi alaktrészeket terveznek és gyártanak, tehát a már említett részegység tervezési, gyártási és ellenőrzési folyamatait szeretném bemutatni, az elkészített gyártási dokumentációkat felhasználva. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 87.

88 Felső végtag antropometriai paramétereinek meghatározása és mozgatásának modellezése két robotkaros gyógytornáztatás esetében (Identification of anthropometric parameters and movement modeling of upper limb in dual arm robot assisted exercising) Szigeti Tamás MSc, Herke György MSc Konzulens: Tóth András, tudományos munkatárs, Gyártástudomány és -technológia Tanszék A Gyártástudomány és -technológia Tanszéken több éve futó REHAROB projekt keretében stroke-os betegek rehabilitációjának kutatása zajlik robotos gyógytornáztató berendezéssel. A projekt során gyógytornászokkal együttműködve a betegek aktív és passzív gyakorlatai is rögzítésre kerültek. Dolgozatunkkal a korábban felvett mérési adatokból szándékozzuk meghatározni az emberi felső végtag (váll-felkar-könyök-alkar-csukló-kézfej) hossz- és pozícióparamétereit, valamint vizuálisan megjeleníteni a felvett mozgásokat. 88. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

89 Izometriás erőmérés és hőtérképezés, mint döntéstámogatási lehetőségek a stroke utáni rehabilitáció során végzett robotos terápiában (Isometric force measurement and heat mapping as options for decision support in robotic therapy during stroke rehabilitation) Doros Marcell BSc marcelldoros@gmail.com Konzulens: Pilissy Tamás, tudományos segédmunkatárs, Gyártástudomány és - technológia Tanszék A stroke utáni robottal segített rehabilitációban jelenleg a terapeuta választja ki és szabja személyre a beteg feladatát. Fontos előrelépést jelentene, ha a rehabilitációs robotok automatikusan elvégzett mérések segítségével képesek lennének a terapeutát döntésében támogatni. Kutatásunkban azt vizsgáljuk, hogy szimultán végzett izometriás erőmérés és hőtérképezés előnyös-e a terápiás döntéshozatalban, az irányításban. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 89.

90 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR GÉPTERVEZÉS Helyszín: R épület I. emelet 109 Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Dr. Váradi Károly egyetemi tanár, Gép- és Terméktervezés Tanszék Titkár: Dr. Zwierczyk Péter adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Tag: Dr. Nguyen Huy Hoang tud. mts, Gép- és Terméktervezés Tanszék 9:00 Bukor Csongor, Bagdi Roland Tamás Mérőpad tervezése hajtáselemek fárasztásos vizsgálatához Konzulensek: Dr. Nguyen Huy Hoang tud. Mts., Dr. Kerényi György docens 9:20 Bodor Barnabás Tervezői szemlélet 3D nyomtatásra nyomásátlagoló szelep áttervezésén keresztül Konzulensek: Dr. Körtélyesi Gábor adjunktus, Erdősné Sélley Csilla mesteroktató 9:40 Meisel Ádám Biomechanikai vizsgálatokra alkalmas kéttengelyű kísérleti berendezés tervezése Konzulens: Dr. Nagy Róbert (TMT) 10:00 Tóth Márton Talajművelő szerszám vizsgálata diszkrét elemes szimulációval és szántóföldi mérésekkel Konzulens: Dr. Tamás Kornél adjunktus, Hudoba Zoltán tsz. mérnök 10:20 SZÜNET 90. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

91 10:40 Gábor Tamás Kerámiaipari robot gépészeti tervezése Konzulens: Dr. Farkas Zsolt adjunktus 11:00 Gábor Tamás Szemcsehalmazok vizsgálatához univerzális vizsgálóberendezés tervezése Konzulensek: 11:20 Szalai Marcell, Németh Olivér Dr. Tamás Kornél adjunktus Dr. Farkas Zsolt adjunktus Nyíródobozos talajvizsgálat diszkrét elemes modellezése Konzulens: Dr. Kotrocz Krisztián adjunktus 11:40 Vajda Márk Zsolt, Béres-Deák Emília Tribométer fejlesztése talajművelő szerszámok összehasonlító vizsgálatához Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 91.

92 Mérőpad tervezése hajtáselemek fárasztásos vizsgálatához (Constructional design of measuring bench to perform fatigue tests of drive components) Bukor Csongor BSc Bagdi Roland Tamás Konzulens: Dr. Nguyen Huy Hoang tudományos munkatárs, Gép- és Terméktervezés Tanszék Dr. Kerényi György Tanszékvez. hely. egy. docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék Napjaink tömegtermelésében egyre kevésbé engedhetjük meg egy gyártósor leállítását, meghibásodását. Nem ritka, hogy gépek hónapokig, vagy akár évekig üzemelnek mindössze kisebb megszakításokkal. Ez nagy hangsúlyt helyez a helyes kifáradásra való méretezésre. A szoftveresen támogatott tervezés eszközei ezt az igényt ma már hatékonyan kielégítik. Ezzel párhuzamosan szükségszerűen egyre nagyobb hangsúly helyeződik ezen számítások méréssel történő ellenőrzésére. A gyártmány méretének növekedésével a mérés kivitelezése egyre körülményesebb, mivel sokkal több konstrukciós megfontolást igényel egy megfelelő mérőgép megépítése. Az iparban használt nagyméretű hajtáselemek fárasztásos vizsgálata jól alátámasztja az imént fölvázolt problémát. Biztosítani kell a szükséges mérési terhelést, a megfelelő műszerezettséget, a működő szabályozást továbbá kellően izolálni kell a berendezést környezetétől. Célunk egy mérőpad konstrukciós tervének elkészítése, amelynek feladata hajtáselemek fárasztásos vizsgálatának elvégzése. A feladat során egy részről megtervezzük a konkrét mérőpadot, másrészről annak működési környezetét, beleértve a biztonságtechnikai megoldásokat. Hosszútávú terveink közé tartozik a berendezés megépítése, ipari megkeresésre és hallgatói kezdeményezésre mérések elvégzése, valamint oktatási célú felhasználása. 92. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

93 Tervezői szemlélet 3D nyomtatásra nyomásátlagoló szelep áttervezésén keresztül (Design methodology for additive manufacturing by redesigning a mean pressure valve) Bodor Barnabás MSc bodor.barnold.13@gmail.com Konzulens: Körtélyesi Gábor adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Erdősné Sélley Csilla mesteroktató, Gép- és Terméktervezés Tanszék A 3D nyomtatás napjaink egyik leginkább fejlődő gyártástechnológiája, mely a nyomtatók fejlődésével várhatóan egyre inkább elérhetővé, olcsóbbá, illetve megbízhatóbbá válik. Ezért fontos a tervezőmérnökök számára is megismerni a 3D nyomtatás által nyújtott előnyöket és alkalmazhatóságának korlátait. Emellett a tervezői gondolkodásmódot is át kell alakítani az új technológia igényeinek megfelelően. Különösen igaz ez a fém 3D nyomtatásra, hiszen ezek a gépek nem annyira elterjedtek még, mint a polimer társaik, kezelésük és gazdaságos üzemeltetésük több szakértelmet igényel. A konkrét célkitűzés egy vasúti járműveken használatos pneumatikus átlagolószelep egy részének áttervezése. Az átlagolószelep a felfüggesztés két oldalán elhelyezkedő légrugókban lévő nyomásokat átlagolja, ezáltal a fékrendszer képes a kocsi terheléséhez hangolni a fékezőerő nagyságát. A 3D nyomtatásra áttervezendő alkatrész a szelepház, amely jelenleg alumínium tömbből CNC megmunkálással készül. A cél az eddig forgácsoló technológiára kidolgozott szelep geometriájának átalakítása: egy kompaktabb és kevesebb alkatrészből álló konstrukció megtervezése, amely kihasználja az additív DMLS technológiával való gyártás előnyeit. Az áttervezés során fontos szempont volt a befoglaló méretek, a tömeg és a falvastagságok csökkentése, amennyire csak a műszaki követelmények azt lehetővé tették. Ehhez azonosítottam a termék működés szempontjából létfontosságú elemeit. A tervezés során az eredeti konstrukcióból az alkatrészek összevonásán, a felesleges anyag eltávolításán, a nyomtathatóság biztosításán volt a hangsúly. Az alkatrészek egyesítése egyben lehetővé tette a szerkezeti méretek csökkentését is. Az áttervezett konstrukcióban a szelepház tömege kevesebb mint negyede az eredetihez képest. Ez különösen figyelemre méltó úgy, hogy 6db alkatrész a szelepház része lett. Az új konstrukciónak tehát nem csak a tömege csökkent jelentősen, de az összeszerelése is egyszerűsödött. Következésképpen a termék additív gyártásával a szerelési költség és idő is csökkenthető. A cég számára ez előnyt jelent hiszen a megrendelt termék előbb kerülhet a megrendelőhöz. Bár egyetlen átlagolószelep egy vasúti kocsi tömegének nagyon kis részét képezi, ugyanakkor egy szerelvényen rengeteg hasonló pneumatikus működtető és szabályozó egység található. Ha megfontolnánk ezek additív gyártását, úgy már a tömegcsökkenés a vasúti kocsi szintjén is érezhető lenne. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 93.

94 Biomechanikai vizsgálatokra alkalmas kéttengelyű kísérleti berendezés tervezése (Constructing a biaxial testing device for biomechanical tests) Meisel Ádám MSc meisel.adam96@gmail.com Konzulens: Nagy Róbert adjunktus, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék A Budapesti Műszaki Egyetemen több orvoslással, orvostechnikával foglalkozó kutatás folyik. A Tartószerkezetek Mechanikája Tanszéken többek között az emberi érhálózat mechanikai vonatkozásával foglalkoznak az oktatók és az érdeklődő hallgatók. Az érrendszer mechanikai vizsgálata különösen fontos aneurizmák esetén. Aneurizmának nevezzük egy rövidebb érszakasz kitágulását, amely az érszakasz normális méreténél 50%-kal nagyobb. Ezek a tágulatok folyamatosan nőnek, amelynek következtében az érfal lokálisan meggyengül, megrepedésük súlyos következményekkel járhat, gyakori esetben halált is okozhat. A különböző érrendszerrel kapcsolatos vizsgálatokhoz, valamint hemodinamikai szimulációkhoz szükséges mechanikai tulajdonságok meghatározására többek között biaxiális szakítógépeket használnak. Az egyetemen működő Orvostechnika Szakosztály, amelynek én tagja vagyok, részt vett a szakítógépes mérések elvégzésében. Azonban a vizsgálatok jelentős része a berendezés hibái miatt sikertelenül zárult. Ennek következtében merült fel az igény olyan mérőberendezés megépítésére, amely már sokkal alkalmasabb a vizsgálatok elvégzésére. Munkám során a szakítógépes méréseket végző hallgatókkal és konzulensemmel együttműködve kidolgoztam több különböző koncepciót, amelyek közül a konzulensemmel együtt választottuk ki a megfelelőt. Fontos szempont volt a tervezési feladat során az továbbfejlesztendő eszköz főbb alkatrészeinek megőrzése, különösen az elektronikai berendezések és a vezérlés megtartása. A cél egy működő, a funkcióiban az eredetihez hasonló gép megtervezése és megépítése volt. A gép alkatrészeinek legyártatását és a kereskedelemben kapható alkotóelemek beszerzését én végeztem. Irodalom: Kumar,V., Abbas, A., Aster J.C.: A patológia alapjai. Medicina Könyvkiadó, Budapest, 10. kiadás, 2019, Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

95 Talajművelő szerszám vizsgálata diszkrét elemes szimulációval és szántóföldi mérésekkel (Analyze of agricultural tool with discrete element method and field experiments) Tóth Márton MSc Konzulens: Dr. Tamás Kornél adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Hudoba Zoltán tanszéki mérnök, Gép és-terméktervezés Tanszék A dolgozat témája a mezőgazdasági talajok modellezése az ún. diszkrételemes szimulációval, illetve a talajban történő elmozdulások vizsgálata. A kutatás során a modellből kapott eredmények összevetésre kerülnek terepen végzett mérési eredményekkel. Ezen mérések között szerepel egyrészt a penetrométeres vizsgálat, illetve a kultivátorszerszámmal végzett vonóerős vizsgálat. A kutatás egyik célja a megfelelő talajmodell megalkotása volt az egyes paraméterek hatásának vizsgálatával a Yade DEM szimulációs környezetében figyelembe véve az eltérő nedvességtartalom hatását. A vizsgált két fő anyagi és kapcsolati jellemző a szemcsék közötti súrlódás, illetve a köztük lévő kohézió volt. A kapott eredmények alapján a súrlódási tényező befolyásolta leginkább a talaj szerszámmal szemben kifejtett ellenállását. Ezen kívül, az eltérő nedvességtartalom hatásának modellezéséhez is a súrlódási tényező mutatkozott az egyik alkalmas paraméternek. A modellezés során eltérő tulajdonságú talajrétegekkel is történtek vizsgálatok, melynek során az alsóbb réteg jelentősebb hatást gyakorolt a szerszám vontatási ellenállására. A talajmodellben ezután a talajban végighaladó szerszám hatására a részecskék elmozdulása, rendeződése volt a vizsgálat tárgya. Ennek megfigyelésére egy szenzor-tartó készülék is tervezésre került, melyből 3D nyomtatás segítségével prototípus is készült. A szimulációk eredményei alapján továbbá elemző program segítségével a talaj lazítására vonatkozó értékelések is történtek kapa, és talajtípus szerint. A kutatás különlegessége, hogy a hagyományos talajvályús mérések helyett a valós mezőgazdasági körülményekhez közelebb álló talajon végzett mérések szolgáltak az alapját, illetve ezen körülményeket figyelembe véve kellett a méréseket kiértékelni és a szimulációs modellt megalkotni. További újítás a kutatási témában, hogy a diszkrét elemes modellben szokásos gömbi elemek helyett ún. clump-ok kerültek alkalmazásra, amellyel a szemcsehalmaz energiaelnyelő képességének a szimulációban történő megadása miatt volt szükség. Az eltérő talajrétegek alkalmazása pedig további lehetőségeket ad a talajmodell kalibrálásához. Irodalom: [1] Tekeste, M.Z., Raper, R.L. Schwab, E. Soil Drying Effects on Soil Strength and Depth of Hardpan Layers as Determined from Cone Index Data. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal, X, (2008) [2] Zeng, Z., Chen, Y., Zhang, X. Modelling the interaction of a deep tillage tool with heterogeneous soil. Computers and electronics in agriculture 143, (2017) [3] Asaf, Z., Rubinstein, D., Shmulevich, I., Determination of discrete element model parameters required for soil tillage. Soil & Tillage Research (2007) Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 95.

96 Kerámiaipari robot gépészeti tervezése (Mechanical design of ceramic robot) Gábor Tamás BSc Konzulens: Dr. Farkas Zsolt adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék A technológiai folyamatok automatizálásában a robotok egyre több helyen egyre jelentősebb szerepeket kapnak. Segítségükkel a termékek sokkal pontosabban, megbízhatóbban, hatékonyabban és termelékenyebben gyárthatók. Az univerzális, több területen használható robotok mellett megtalálhatóak a speciális technológiai igényeket kielégítő egyedi robotok is. A TDK dolgozat témája egy kerámiaiparban használatos gyártástechnológiai folyamat egy lépésének automatizálására alkalmas robot gépészeti tervezése. A technológiai folyamatelem a mázolás, mely során a kerámiaipari terméket mázréteggel látják el. A termékek számtalan különböző geometriai kialakítása miatt célszerű a mázréteget felhordó szórófejet a robot karjaival hat szabadságfokmentén mozgatni, hogy a nehezen hozzáférhető helyek megközelítése is biztosítva legyen. A hat szabadságfokú robot önmagában nem lenne elég termelékeny, ezért a termékek cseréjére egy kétágú fordítókar és a karok végén egy-egy termékfordító berendezést került kialakításra. Ez további három szabadságfokot jelent. Ezen ellátószerv segítségével a rendszer szinte folyamatosan képes termelni. Amíg a fordítókar egyik végén a mázolás folyik, addig a másik végén ki lehet cserélni a terméket, majd fordítva. A megtervezett robotkonstrukció tehát összesen kilenc szabadságfokot tartalmaz. A dolgozatban bemutatásra kerül a feladat megoldásához szükséges irodalomkutatás, a konstrukció létrejöttének lépései, a robot egységeinek gépészeti tervezése, a berendezés kivitelezése felé tett lépések, valamint a kidolgozáshoz kapcsolódó alapszintű robotirányítási megoldások. 96. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

97 Szemcsehalmazok vizsgálatához univerzális vizsgálóberendezés tervezése (Developing universal test instruments for different grain aggregates) Gábor Tamás BSc Konzulens: Dr. Tamás Kornél adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék, Dr. Farkas Zsolt adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék A jelenségek és az anyagok vizsgálatára alkalmas szimulációk egyre jobb és megbízhatóbb eredményeket adnak. A pontos szimulációs modell létrehozásához viszont nélkülözhetetlen a valós elemeken végzett mérések által szolgáltatott vizsgálati eredmények kiértékelése és modellbe történő beépítése. A TDK dolgozat témája egy a szemcsehalmazok vizsgálatára alkalmas univerzális berendezés tervezése. A Gép- és Terméktervezés Tanszék munkatársai és hallgatói által készített anyagmozgás modellek igazolására csakis tényleges mérések és vizsgálatok szolgáltathatnak pontos viszonyítási alapot. Így igény adódott egy olyan univerzális vizsgálóberendezés létrehozására, melyek képes a kívánt anyagmozgások megvalósítására. A vizsgálóberendezés anyagmozgáshoz tartozó funkciói a szemcsehalmazok fluidizálása és rázása. A vizsgálóberendezés kompakt, univerzális kialakítása lehetővé teszi e funkciók külön és együttes üzemmódjának biztosítását is. A kívánt anyagmozgások létrehozása mellet, további fontos szempont volt, hogy a szemcsehalmazok mozgását videóanalízissel is lehessen elemezni. Ennek érdekében a szerkezet részegységeit úgy kellett kialakítani, hogy a tárolóedény átlátszó plexi oldalfallal és a lehető legkisebb kitakarással készüljön el. A dolgozatban bemutatásra kerül a feladat megoldásához szükséges irodalomkutatás, a végleges vizsgálóberendezés kidolgozásának lépései, a gép felépítése, működése és a továbbfejlesztési ötletek, valamint a kivitelezés felé tett lépések. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 97.

98 Nyíródobozos talajvizsgálat diszkrét elemes modellezése (Discrete element modelling of direct shear test) Szalai Marcell BSc Németh Olivér Konzulens: Dr. Kotrocz Krisztián adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Ahogy a mindennapi életben, úgy a mérnöki gyakorlatban is sokszor a talajon keresztül kapcsolódnak a környezetükhöz a minket körülvevő, általunk tervezett gépek, szárazföldi járművek, de maga az ember is. Ezért fontos tehát a kapcsolat során létrejövő folyamatok, erőhatások vizsgálata. Gondolhatunk a közlekedésre vagy a mezőgazdaságra, ahol ez nagy szerepet játszik, hiszen itt a gépek ténylegesen a szemcsés talajon, nem pedig a már ember által készített útburkolaton közlekednek, dolgoznak. A talajok mechanikai jellemzői közül kiemelkedő szerepe van a súrlódásos anyagjellemzőknek. Ennek oka, hogy a mezőgazdasági munkagépek a talaj-gumiabroncs közötti súrlódást kihasználva képesek vonóerő kifejtésére, miközben jelentős függőleges irányú nyomásnak és vízszintes irányú nyírásnak teszik ki a felső talajréteget. A gépek tervezéséhez tehát szükség van a folyamat jellemzésére, a talaj minősítésére. Erre ad lehetőséget a nyíródobozos mérés, amellyel laboratóriumi körülmények között mérhető a talajminta kohéziója és belső súrlódási szöge, mint súrlódásos anyagjellemzők. Munkánk során diszkrét elemes módszerrel (DEM) modellezett nyíródobozos szimulációkat készítettünk az EDEM nevű szoftverrel. A módszer lényege, hogy olyan szerkezeteket, anyagokat lehessen vizsgálni, melyek diszkrét, különálló elemekből épülnek fel. Így ezzel a numerikus módszerrel nagy elemszámú és kis részecskék mozgatása során fellépő hatásokat lehet elemezni. A fent említett jellemzők ráillenek a talaj szemcsés szerkezetére, révén jól modellezhető ezzel a módszerrel. Szimulációink során a négy gömbből alkotott alakelemet választottuk, mely jól közelíti a szemcsék eltérő alakját, és viselkedését. A közöttük lévő kapcsolatokat a Hertz-Mindlin with bonding kapcsolati modell alapján írtuk le. Az alakelemek között a súrlódásos kapcsolat mellett tehát úgynevezett Bond kötések is jelen voltak, melyek külön szilárdsági jellemzőkkel rendelkeznek. Ezeknek a Bond kapcsolatoknak a segítségével modellezhető a talajszemcsék között kialakuló kohézió, amely miatt a talajok bizonyos mértékig húzásra is terhelhetők. Számításaink során, különböző konfigurációk esetén vizsgáltuk ezen kötések felszakadásának a számát, és a felszakításukhoz szükséges normál, illetve nyíróerőt. A szimulációk során kétféle egy kohéziómentes homoktalajnak és egy kohézív vályogtalajnak megfelelő talajmodellt vizsgáltunk. Mindkét modell felépítése azonos elemekből áll, különbség a kapcsolati paraméterek értékeiben volt. Ezen paraméterek érzékenység vizsgálatát végeztük el annak érdekében, hogy megtaláljuk, hogy melyik milyen hatással van a modell nyírás alatti viselkedésére, illetve a nyíróerő-elmozdulás függvényre, mint szimulációs eredményre. A modellek egy-egy korábbi valós mérés eredményét szeretné megközelíteni, ezért a paraméterek megfelelő beállításával elérhető lesz a valóságot jól közelítő modell. Kutatásunk célja volt a mérnöki gyakorlatban is számos alkalommal előforduló talajjal történő érintkezés pontosabb megismerése, valamint egy szimulációs modell továbbfejlesztése, mely a későbbiekben ennél bonyolultabb modelleknél is alkalmazható lesz, mivel hűen tükrözi a talaj nyíróigénybevétel esetén bekövetkező viselkedését. 98. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

99 Tribométer fejlesztése talajművelő szerszámok összehasonlító vizsgálatához (Development of a tribometer for comparative testing of tillage tools) Vajda Márk Zsolt MSc vajdamarkzsolt@gmail.com Béres-Deák Emília MSc bdemyli@gmail.com Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék A mezőgazdaság egy alapvető emberi igényt, a megfelelő mennyiségű és minőségű táplálék igényét hivatott fedezni, a számunkra hasznos növények termesztése által. Alapját a megfelelő kondíciójú, nedvesség és tápanyagtartalmú, megfelelően porhanyított, lazított -tömörített talaj adja. A megfelelő talaj textúra előállítására a művelettől függően különböző talajművelő szerszámokat használunk. A talajművelő szerszámok fejlesztésének egyik alapvető sajátossága, hogy erős abrazív kopásnak vannak kitéve. A szerszámok fejlesztése során az élettartam növelése igen hangsúlyos szempont, a gyártási költségek lehető legalacsonyabban tartása pedig gazdasági érdek. A fejlesztési folyamatban jelentős költségeket lehetne csökkenteni, ha egyszerű vizsgálati módszerekkel optimalizálható lenne a szerszám élettartam. Ez alapvetően azt jelenti, hogy a szerszám kopás becslése alapvető szempont. Célunk az, hogy minél pontosabb becslést adjunk a szerszám kopására a különböző talajtípusok esetében. Az élettartambecsléshez mind labor, mind pedig szántóföldi vizsgálatok elvégzésére szükség van. Ennek a kutatásnak első lépése a különböző szerszámok azonos körülmények között történő vizsgálata laboratóriumi körülmények között. Ehhez egy vizsgálóberendezést építettünk, és összehasonlító vizsgálatokat végeztünk. Dolgozatunkban, az eddig elvégzett kutatómunkát és a vizsgálati eredményeinket szeretnénk bemutatni. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 99.

100 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉS Helyszín: R épület I. emelet 113 Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Dr. Horák Péter egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék Titkár: Erdősné Sélley Csilla mesteroktató, Gép- és Terméktervezés Tanszék Tag: Varga András mesteroktató, Gép- és Terméktervezés Tanszék 9:00 Csatlós Andrea Kettő az Egyben Instant Kávés Bögre Konzulens: Darabos Anita DLA adjunktus 9:20 Nagy Tamás Reflexiós beltéri lámpa Konzulens: Balogh Zsolt Péter DLA adjunktus 9:40 Széles levente Tervezési irányelvek kidolgozása 3D nyomtatáshoz, egy meglévő élelmiszeripari gyártórendszer fejlesztéséhez Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus 10:00 Tóth Bogdán Csípőprotézis vizsgáló berendezés koncepcionális tervezése és fejlesztése Konzulens: Dr. Sződy Róbert (Országos Traumatológiai Intézet), Dr. Borbás Lajos (EDUTUS), Dr. Váradi Károly (GT3) 100. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

101 10:20 Szalai Enikő Topológiai optimálás tervezési folyamatba integrálásának fejlesztése egy konzol példáján keresztül Konzulens: Gróza Márton tsz-i mérnök, Jónás Szabolcs Knorr-Bremse Vasúti Járműrendszerek 10:40 Vajda Márk Zsolt, Széles Levente Kis teljesítményű lineáris hajtásrendszer fejlesztése és megvalósítása Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 101.

102 Kettő az Egyben Instant Kávés Bögre (2in1 Instant Coffé Mug) Csatlós Andrea Konzulens: Darabos Anita DLA adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék A kávésbögrénk egy egyszerű feltevésen alapul: nem kell két helyet fenntartani a polcon az eszpresszó csészéjének, és a cappuchino bögréjének. Minden kávéházban szolgálnak fel rövid kávét, és tejeskávét is. Ez a két legnépszerűbb kávé, amelyet a vendégek fogyasztanak, és mi ezt a kettőt szeretnénk összehozni. Az ötlet alapján, egy olyan pohár, csésze, vagy bögre (nevezzük, ahogy szeretnénk) kerül megtervezésre, amelyben ugyan úgy szolgálható fel rövid, és tejeskávé, de űrtartalmuknál fogva ugyan úgy szervírozható benne rövidital, és úgy nevezett long drink, azaz frissítő, üdítő. De lehet szó éppenséggel kupicáról, és konyakozásról is. Tehát egy olyan poharat tervezünk, amelyben talpára állítva nagyobb űrtartalmú italokat, fejére fordítva pedig rövid italoknak a helyét találjuk. Ezzel két legyet ütünk egy csapásra, és gépészmérnöki karhoz méltóan a gyártásba is belekukkantunk, ugyanis a költséges öntőforma egy kis átalakítással 2 fajta pohár gyártására is alkalmas lehet 102. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

103 Reflexiós beltéri lámpa (Reflective indoor lamp) Nagy Tamás BSc Konzulens: Balogh Zsolt Péter DLA adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Kutatási munkám személyes motivációm ihlette, melynek tárgya a saját mennyezeti lámpám újragondolása volt. Ennek során egy olyan lámpa megtervezése, majd létrehozása volt a cél, melynek meghatározó része tükröződő felület, ezáltal abból a fény nem direkt, hanem reflexiós úton jut a megvilágítani kívánt felületre. Analitikus megközelítés helyett inkább anyag és formakísérletekre helyeztem a hangsúlyt, egy-egy koncepcióra kerestem olyan anyagot és módszert, amivel előállítható a kívánt hatás, majd az eredményeket összevetettem az eredeti elképzeléssel és aszerint folytattam az ötletelést. Ennek a ciklusnak a végigvezetésével jutottam el egy működő prototípusig. A tervezési folyamat ritkán lineáris, sok mellékágat, buktatót tartogat, főleg egy olyan projekt esetén, ahol egy új forma-anyag kapcsolat létrehozása a cél. A dolgozatomban a folyamat során elért eredményekre, észrevételekre, esetleges kudarcokra, zsákutcákra térek ki. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 103.

104 Tervezési irányelvek kidolgozása 3D nyomtatáshoz, egy meglévő élelmiszeripari gyártórendszer fejlesztéséhez (Development of 3D printing design guidelines for the amelioration of an existing food production system) Széles Levente MSc Konzulens: Dr. Rádics János Péter adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Feladatom egy tervezési szempontrendszer kidolgozása, amely segítségével 3D nyomtatással elkészítendő alkatrészek funkcionalitása nagyobb mértékben biztosítható annak érdekében, hogy a nyomtatást követően a szokásosnál kevesebb selejtdarab keletkezzen. A kidolgozandó szempontjegyzék célja, hogy egy meglévő sütőipari üzemben bevezetni kívánt minőségbiztosítási rendszer elemei minél biztosabban ellássák funkciójukat és az alkatrészek gyorsan és pontosan a követelményeknek megfelelően készülhessenek. A projekt keretében egy működő üzem átalakítása a cél, ahol a gyorsprototípus gyártási eljárások segítségével történik a szükséges kiegészítő elemek legyártása. Ilyenek például a különböző szenzorok rögzítésére, tartásásra szolgáló szenzortartók, szerelhető kábelvezetők, dobozolások, burkolatok és userinterface burkolatok. Dolgozatomban az említett feladatok elvégzésére alkalmas eszközökhöz végezetem kísérleteket meghatározva a későbbiekben alkalmazható irányelveket, ezzel csökkentve az eszközök megtervezésére, gyártására (nyomtatására) fordítandó időt, valamint a hibás nyomtatások számát. Vizsgáltam a darabok merevségét, például egy kezelőfelületen lévő tokozás kívánt merevségét milyen módszerekkel lehet elérni. Szenzorok és egyéb eszközök rögzítésnél alkalmazható adott kötés megfelelő működésénél vizsgálandó volt a darabok pontossága, a szükséges hézagok, csatlakozások szükséges méretkülönbségek mértéke. Az említett pontokra átgondolt, rendszerezett modellkísérleteket végeztem el, célom a tervezési irányelv meghatározáshoz szükséges részletek vizsgálata volt. A felállított szempontrendszer nyomán készült alkatrészek biztosan ellátják a funkciójukat és tervezéstől a kész termékig tartó idő jelentősen lecsökken Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

105 Csípőprotézis vizsgáló berendezés koncepcionális tervezése és fejlesztése (Conceptual design and development of hip implant testing machine) Tóth Bogdán MSc Konzulens: Dr. Váradi Károly Professor emeritus, Gép- és Terméktervezés Tanszék Dr. Sződy Róbert Főorvos, Országos Traumatológiai Intézet Dr. Borbás Lajos Professor Emeritus, EDUTUS (külső) Az emberi test akármely használati eszközhöz, berendezéshez hasonlóan bizonyos idejű használatot követően elhasználódik, elkopik. Mindez hatványozottan igaz életünk során folyamatosan jelentős igénybevételt elszenvedő mozgásszerveinkre, és azokat összekapcsoló ízületeinkre. Az elhasználódás következtében, az egyes mozgásformák különböző mértékben korlátozódhatnak, teljesen lehetetlenné is válhatnak. Az ízületi kopás, degradáció leginkább érintett területe a combcsont és medencecsont kapcsolatát biztosító csípő ízület. Jelen dolgozat, egy szimulációs berendezés tervezési-fejlesztési folyamatának első fázisát, a koncepcionális tervezést hivatott ismertetni. A tervezett gép, különböző csípőprotézisek valós körülmények közötti vizsgálatát képes elvégezni. E gép elsődleges feladata, az emberi testbe műtéti úton beépítésre kerülő egyedi vápakosarak vizsgálata, a használat során jellemző terhelések és mozgások reprodukálása révén. Az így szolgáltatott információk segítenek az előzetes véges elemes vizsgálatok eredményeinek igazolásában, valamint az implantátumok esetleges módosítása esetén megfelelő iránymutatást biztosítanak a továbbfejlesztés folyamatában. A koncepcionális tervezési fázis magába foglalja a követelmények felállításától a funkcióképzésen, koncepciógeneráláson át, egészen a koncepciók értékeléséig terjedő tartományt, melynek eredménye egy részletes tervezésre alkalmas koncepcionális modell. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 105.

106 Topológiai optimálás tervezési folyamatba integrálásának fejlesztése egy konzol példáján keresztül (Integration of topology optimization into developement process through a case study of a bracket) Szalai Enikő MSc szalai.eniko@vetesi.hu Konzulens: Gróza Márton tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék Jónás Szabolcs szimulációs mérnök, Knorr-Bremse Vasúti Járműrendszerek A dolgozat egy konzol optimalizálása példáján keresztül vizsgálja a topológiai optimálás módszerének lehetőségeit. Szemben a hagyományos optimálási metódussal a szoftverrel segített topológiai optimálás jelentősen kevesebb iterációs lépést követően ad megfelelő választ egy adott problémára. A módszer tervezési folyamatba történő integrálásával időt és erőforrást takaríthatunk meg Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

107 Kis teljesítményű lineáris hajtásrendszer fejlesztése és megvalósítása (The development and implementation of a slow linear drive system) Vajda Márk Zsolt MSc vajdamarkzsolt@gmail.com Konzulens: Dr. Rádics János adjunktus, Gép- és Terméktervezés Tanszék A feladatunk egy olyan irodai eszköz megtervezése volt, amely célja a lassú lineáris mozgás megvalósítása. Az eszköz fejlesztésének legnagyobb kihívásait az alacsony mozgási sebesség mellett, az irodai környezethez szükséges, lehetőleg rezgésmentes működés jelentette. Az elvárt kritériumoknak fontos részét képezte, hogy a mozgatás funkciót a lehető legkisebb, a felhasználót nem zavaró zajterhelés mellett lássa el. A feladat elvégzését irodalomkutatással, és az ezt követő ötleteléssel kezdtük. Az információfeltárás nyomán számos kísérleti hajtásrendszer konstrukciót terveztünk meg, a koncepciók a tisztán lineártechnikai megoldásoktól haladtak az egyedi, költséghatékonyabb megoldások irányába. A megalkotott koncepciókat több szempontot figyelembe véve értékeltük, a legjobb megoldásokat kiválasztva, illetve kombinálva két kísérleti prototípus megvalósítását irányoztuk elő. A megválasztott hajtásrendszerekhez egy befoglaló keretet terveztünk, majd a két kísérleti prototípust legyártottunk. A megvalósított eszközökön megfelelőségi vizsgálatokat és gyengepontfeltárást végeztünk, valamint felhasználói szemmel is vizsgáltuk a hajtásrendszereket működés közben. A vizsgált- és mért paraméterek alapján levont következtetések eredményeként terveztük meg a végleges konstrukciót, amelyet le is gyártottunk. Dolgozatunkban a tervezés és gyártás tapasztalatait, valamint az elért eredményeket mutatjuk be. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 107.

108 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR HEGESZTÉSTECHNOLÓGIA Helyszín: G épület, 120. terem Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. habil Májlinger Kornél, egyetemi doens Varbai Balázs, tanársegéd Dr. Hajós Sándor, gépészmérnök Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus Dr. Tóth Károly, gépészmérnök, hegesztő szakmérnök 9:00 Bolyhos Patrik A hozaganyag és a védőgáz hatásai LDX 2101 duplex acél ívhegesztésekor Konzulens: Varbai Balázs, tanársegéd, ATT 9:20 Bíró Tamás Házi ponthegesztő berendezés tervezése és gyártása Konzulens: Renkó József Bálint, doktorandusz 9:40 Hirt Péter Kristályosodási repedés: hogyan kerülhető el? Konzulens: Varbai Balázs, tanársegéd Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus 10:00 Szabó Bence W-elektróda oxidtartalmának hatása elektródakopásra, terhelhetőségre Konzulens: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus Varbai Balázs, tanársegéd 10:20 Földes Levente Bence Öntöttvas műemlékeink megmentése, avagy öntöttvasak hegeszthetősége Konzulens: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus Varbai Balázs, tanársegéd 108. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

109 A hozaganyag és a védőgáz hatásai LDX 2101 duplex acél ívhegesztésekor (The effects of filler metals and shielding gases in LDX 2101 duplex stainless steel welds) Bolyhos Patrik BSc bolyhos.patrik@gmail.com Konzulens: Varbai Balázs, tanársegéd, ATT A duplex korrózióálló acélok névlegesen egyenlő arányban tartalmaznak ferrites és ausztenites fázisokat. Ennek következtében nagy szilárdsággal és kiváló korrózióállósággal bírnak. Az új típusú sovány duplex acélok kisebb nikkeltartalmúak, mely nikkeltartalom csökkenést az acélgyártók mangán- és nitrogénötvözéssel kompenzálnak. Az általam végzett kutatás során LDX 2101 sovány duplex alapanyagon volfrámelektródás, semleges védőgázos ívhegesztéssel készítettem varratokat SS2209, SS2307 tömör pálcával, két különböző védőgázkeverék (argon és argon + 2 % nitrogén) használata mellett. A célom a nitrogén védőgáz és az eltérő kémiai összetételű hozaganyag hatásainak a vizsgálata volt a hegesztett varrat ausztenittartalmára, és az MSZ EN ISO szabvány által javasolt korróziós vizsgálattal szembeni korrózióállóságára. Eredményként azt találtam, hogy az argon védőgázhoz kevert nitrogén növeli a varratfém ausztenittartalmát, valamint az SS2209 hozaganyaggal hegesztett varrat jobb korrózióállóságot mutatott a vas-kloridban végzett vizsgálatok során. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 109.

110 Házi ponthegesztő berendezés tervezése és gyártása (Design and manufacture of home-made spot welding machine) Bíró Tamás BSc Konzulens: Renkó József Bálint, doktorandusz, ATT Napjainkban igen széleskörű alkalmazásnak örvend a ponthegesztés technológiája. Ponthegesztett kötésekkel sokszor találkozhatunk hétköznapi életünk során: a kenyérpirítóban, a számítógép vagy a telefon akkumulátorában, de akár a különböző előre gyártott építkezési beton elemekben is. Háztartási eszközök gyakori meghibásodása miatt hasznos segítség lehet a műhelyben egy kis teljesítményű ponthegesztő, amellyel a javításon túl egyéb feladatokat is elvégezhetünk. A kutatási cél nem egyéb, mint egy hobbi célra jól használható, egyszerű, kis előállítási költségű ponthegesztőgép tervezése, gyártása, majd tesztelése. Mindezt a legyártott berendezéssel hegesztett pontvarratok minősítése útján. A konstrukció környezetvédelmi lehetősségeket is fölvet, ugyanis a legfontosabb alkotóeleme a transzformátor, ami egy meghibásodott mikrohullámú sütőből kerül felhasználásra, alternatív lehetőséget nyújtva ezzel az elektronikai hulladékok újrahasznosítására. A jövőben a gyakorlati használat tapasztalataira alapozva lehetőség nyílik a konstrukció továbbfejlesztésére, tökéletesítésére egy, a piacon is versenyképes termék létrehozása céljából, ugyanis jelenleg a piac ezen szegmense még kiaknázatlan Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

111 Kristályosodási repedés: hogyan kerülhető el? (Solidification cracking: how to avoid it?) Hirt Péter MSc Konzulensek: Varbai Balázs, tanársegéd, ATT Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus, ATT Az alumíniumnak és ötvözeteinek ívhegesztésekor jelentős gondot jelenthet az alapanyag kristályosodási repedésre való érzékenysége. A kristályosodási repedés a melegrepedések egy olyan fajtája, amely jellemzően nagy hőmérsékleten a varratfémben jelenik meg. A dolgozat alapját a Hegesztés című tantárgy laboratóriumi foglalkozásán meghegesztett és elrepedt alumínium próbatest adja. A kísérleti munka célja az alumínium hegeszthetőségi problémáinak mélyebb megismerése és a repedés kialakulásának lehetséges okainak feltárása volt. A kísérleti munka alapját a kísérleti terv képezte: alapanyag vizsgálata hegeszthetőségi szempontból, hozaganyagok alkalmazásának vizsgálata, a hegesztési hőbevitel hatásának vizsgálata, valamint a hegesztést megelőző felületelőkészítés hatásának vizsgálata. A vizsgált hegesztési eljárás volfrámelektródás, semleges védőgázos ívhegesztés volt. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 111.

112 W-elektróda oxidtartalmának hatása elektródakopásra, terhelhetőségre (Impact of oxide content of tungsten electrodes to wear and current carrying capacity) Szabó Bence BSc Konzulensek: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus, ATT Varbai Balázs, tanársegéd, ATT A TIG hegesztési eljárás volfrámelektródáját az ívgyújtás megkönnyítése és az ívstabilitás javítása érdekében különböző fém-oxidokkal hozzák forgalomba a gyártók. A dolgozat három elektródatípus összehasonlító vizsgálata. A vizsgálatokhoz a hegesztést autómatával kell elvégezni, ezért a hegesztés gyakorlati végrehajtása nem kíván különösebb előképzettséget. Az elektródák sztereomikroszkópi és a varratok metallográfiai vizsgálatát és kiértékelését a dolgozatíró végzi el Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

113 Öntöttvas műemlékeink megmentése, avagy öntöttvasak hegeszthetősége (Saving cast iron monuments or weldability of cast irons) Földes Levente Bence BSc Konzulensek: Dr. Katula Levente Tamás, adjunktus, ATT Varbai Balázs, tanársegéd, ATT TDK munkámnak az öntöttvasak hegeszthetőségének vizsgálatát választottam, mert mind régi tartószerkezetekben, mind műemléki díszítőelemekben sok helyen találkozhatunk öntöttvas elemekkel, melyek megerősítése, javítása kihívást jelent a hegesztőnek. Az öntöttvasak hegesztéssel történő javítása nehézkes és körülményes az alapanyag magas széntartalma miatt. A hegesztés során a varratban, valamint a hegesztés hőhatásövezetében repedések, rideg törések alakulhatnak ki az itt lezajló martenzites átalakulás során. A repedések elkerülésére általánosan alkalmazott eljárás: i.) munkadarab előmelegítése; ii.) rövid mm hosszú varratok hegesztése és hegesztés utáni hidegalakítása; iii.) nikkel tartalmú elektróda alkalmazása. Az elektródagyártók előmelegítés nélküli, azaz félmeleg, és hideg hegesztéshez is ajánlanak megfelelő ötvözőkkel ellátott elektródákat, de az ilyen hegesztéseknél nagyobb a repedés bekövetkezésének veszélye. Kutatásom során különböző ötvözőtartalmú elektródákkal végeztem vizsgálatokat annak meghatározására, milyen hegesztési beállítások és varrathosszak mellett kerülhető el a repedés kialakulása. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 113.

114 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR MECHATRONIKA Helyszín: D épület 401. Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. Széll Károly, adjunktus Domonkos Márk, doktorandusz Dr. Takarics Béla tudományos munkatárs Varga Balázs, igazgató, MechatroMotive Kft. 9:00 Földi Sándor, Kránitz Krisztián Ipari rovarcsapdák automatizált monitorozása neurális hálózat alapú gépi látás módszerekkel Konzulensek: Dr. Galambos Péter, egyetemi docens Dr. Budai Csaba, adjunktus 9:20 Vitanov George Több szabadságfokú forgató platform modellezése Konzulens: Dr. Budai Csaba, adjunktus 9:40 Varga Balázs Krisztián 3D nyomtató fejlesztési lehetőségeinek elemzése Konzulens: Dr. Czmerk András, adjunktus 10:00 Kovács Szilárd Darts tű modell készítése mozgási adatok alapján Konzulensek: Dr. Botzheim János, egyetemi docens Dr. Budai Csaba, adjunktus Urbin Ágnes, tanársegéd 114. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

115 10:20 Haba Tamás Mintavételes nemlineáris rendszerek stabilitásvizsgálata Konzulens: Dr. Budai Csaba, egyetemi adjunktus 11:40 Tóth-Katona Tamás Egy szabadságfokú rendszer képfelismerésen alapuló felhőszabályozásának vizsgálata Konzulensek: Dr. Budai Csaba, adjunktus Dr. Stumpf Péter Pál, adjunktus Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 115.

116 Ipari rovarcsapdák automatizált monitorozása neurális hálózat alapú gépi látás módszerekkel (Automated monitoring of industrial insect traps with neural network based machine vision) Földi Sándor BSc, Kránitz Krisztián BSc Konzulensek: Dr. Galambos Péter, docens, OE Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI Az élelmiszeriparban a kártevőirtást szigorú szabványok szerint végzik. Ehhez tartozik a rovarok jelenlétének monitorozása, amely időigényes és kellemetlen munka, ugyanis napjainkban a rovarcsapdák tartalmát munkavállalók kell hogy rendszeres időközönként felmérjék. E feladat gépi látás módszerek segítségével automatizálható lenne. A neurális háló architektúrák fejlődésének és a deep learning módszer megjelenésének hatására a képfelismerési feladatok jól-automatizálhatóvá váltak. Korábban nagy és feladatspecifikus adathalmazra volt szükség hálók tanításához, amelynek beszerzése költséges. Az ImageNet egy több, mint húszezer osztállyal, osztályonként több száz képpel rendelkező adathalmaz. Napjaink legismertebb hálóit mind az ImageNet-en tanították, versenyeztették. E mély neurális hálók konvolúciós rétegei a feldolgozandó képen tulajdonságokat keresnek. A bemenethez közelebbi rétegek alacsony szintű tulajdonságokat, mint például éleket keresnek, a későbbiek pedig ezek összefűzését valósítják meg. Ennek ismeretében a korai rétegeket új hálókban is felhasználhatjuk, ezzel a saját hálónk erőforrás igényét jelentősen csökkentve. Ezen, és egyéb módszerek felhasználásával neurális hálók tanítása könnyebben kivitelezhető, mintha a semmiből szeretnénk felépíteni egy működő modellt. Kutatásunk célja egy android alkalmazás implementálása, amely képes rovarok felismerésére egy kameraképen, s amellyel a fent említett valós ipari probléma automatizálása megvalósítható Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

117 Több szabadságfokú forgató platform modellezése (Modelling of a 2 DoF rotational platform) Vitanov George BSc vitanovg0@gmail.com Konzulens: Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI Ahogy napjainkban egyre gyakoribbá válik az egyes képfeldolgozási algoritmusok használata, úgy a megbízható kameraforgató mechanizmusokra is egyre nagyobb szükség van. Egy gimbal kiválóan ellátja egy kicsi kézi kamera egyenesben tartását, illetve csillagászati távcsövek pontos pozicionálásához is léteznek megfelelő megoldások. Amennyiben egy nagyobb objektívvel ellátott kamerával szeretnénk egy dinamikus cél követését megvalósítani úgy az előbb említett megoldásoknál összetettebb berendezésre lehet szükség. Például egy focilabda vagy bármely más gyorsan repülő objektum követésére amikor az, a kameránkhoz közeli röppályán mozog. TDK dolgozatomat egy gyakorlatban is fellépett probléma ihlette, ahol a kamera objektívjának kicserélése, és ezáltal a dinamika megváltozása, az addig helyesen működő szabályozási algoritmusok kudarcát okozta. A dolgozatom célja egy általános kameraforgató rendszer dinamikájának modellezése és szabályozási stratégiájának megvalósítása számítógépes szimulációs környezetben. A számítógépes modell támogatást nyújthat kameraforgató rendszerek tervezéséhez, illetve, igények szerinti személyre szabásuk is egyszerűbb feladattá válik. A dolgozatomban bemutatásra kerülnek a kamera és a forgató mechanizmus alkotta rendszer dinamikai viselkedését leíró differenciálegyenletek. A rendszer viselkedését különböző körülmények esetén numerikus szimulációval fogom vizsgálni. A szimulációs modell a forgató mechanizmusban használt állandómágneses motorok viselkedését leíró egyenletek mellett a motorok szabályzását is tartalmazza a súrlódási hatások figyelembe vételével, ezáltal adva minél pontosabb képet a valóságban lejátszódó folyamatokról. Összefoglalva dolgozatom egy több szabadságfokú mozgó célpontot követő, kamera forgató mechanizmus működésének matematikai modellezéséből áll. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 117.

118 3D nyomtató fejlesztési lehetőségeinek elemzése (Alalyzes of a 3D printer improvement opportunities) Varga Balázs Krisztián BSc bazsi1020@gmail.com Konzulens: Dr. Czmerk András, adjunktus, MOGI A TDK-dolgozatom tárgya egy SMC által készített 3D nyomtató fejlesztési lehetőségeinek elemzése és szoftveres fejlesztéseinek vizsgálata, hogy egy tesztre épített berendezésből termékbemutatóra alkalmas eszköz készülhessen. A 3D nyomtatót diplomamunka keretében készítették az ausztriai SMC-nél. Azonban a nyomtatóról és a MARLIN firmwaren elvégzett változtatásokról nem áll rendelkezésre részletes dokumentáció, így a fő célom a nyomtató szoftveres változtatásainak felderítése és rövid ismertető készítése a módosítások funkciójáról. Mivel a 3D nyomtató vezérlésére újabb verziójú MARLIN firmware is rendelkezésre áll, a talált változtatások implementálásával célszerű frissítenem a nyomtató vezérlését. - ez egyfajta Reverse Engineering feladat. A frissítés során megvizsgálom, hogy milyen további funkciókkal bővíthető a vezérlés, ami megkönnyíti a nyomtató használatát és/vagy növeli a nyomtatás vezérlését és megbízhatóságát Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

119 Darts tű modell készítése mozgási adatok alapján (Implementation of a dart model based on motion data) Kovács Szilárd MSc kovacsszilard96@gmail.com Konzulensek: Dr. Botzheim János, docens, MOGI Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI Urbin Ágnes, tanársegéd, MOGI Napjainkban a számítástechnikai ezközök teljesítménye lehetővé teszi bonyolult folyamatok elvégzését. A jelen feladatait egyre nagyobb mértékben veszik át a számítógépek, így segítve az ember munkáját. A TDK témámnak egy modellezési feladatot választottam, amely egy modell identifikációs feladattal zárult. A modellezési és a modell identifikációs feladatok sorosan összefüggnek, nem lineáris rendszerek identifikálásához sokszor modellt készítenek. A nem linearitás mértékének növekedésével egyre jobb modellek szükségesek az identifikáláshoz, másrészt a számítási teljesítmény növekedésével a szükséges modellezés mértéke folyamatosan csökken. A bemutatott feladatban igyekszem az emberi és számítógép által végzett munkát összhangba hozni. A TDK dolgozatom bemutatása során áramlástani, képfeldolgozási és gépi tanulási területeket érintek. Összehasonlítok egyszerűbb és összetettebb modelleket, megfelelőségüket, előnyeiket és hátrányaikat. Kezdetben bemutatom a darts modellezése szempontjából fontos áramlástani összefüggéseket, darts geometriájának jellemzését ismert áramlástani testek alapján. Később szót ejtek a kamerával végzett mérésről képfeldolgozásról és mindennapi eszközök helytállóságáról mérési feladatokban. Ezt követően darts modelljének pontosítása érdekében gépi tanulás módszereit hívom segítségül identifikációs feladat megoldásához. Végül összegzem tapasztalataimat, a felmerülő problémákat, és ötleteket adok a megoldásukhoz. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 119.

120 Mintavételes nemlineáris rendszerek stabilitásvizsgálata (Stability analysis of sampled-data non-linear systems) Haba Tamás BSc Konzulens: Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI A pozíciószabályozás a mechatronika egyik alapvető feladata, ugyanis a műszaki gyakorlatban (robotika, automatizálás, telemanipuláció) gyakran egy előírt pozíció elérése vagy egy meghatározott pálya követése a cél. A szabályozók napjainkban szinte kizárólag számítógép segítségével kerülnek megvalósításra, melyek jellegükből eredően mintavételes rendszerek. Tervezésük során kulcsfontosságú szerepet kap a stabilitás kérdése, amely témával a szakirodalom a szabályozástechnika kezdete óta foglalkozik. A stabilitási kritériumok felállításához használt modellek bizonyos fizikai jelenségekre csak becslést adnak, vagy teljesen elhanyagolják azokat. Például a száraz súrlódás hatását stabilizáló jellege miatt a stabilitásvizsgálat során legtöbbször elhanyagolják. Ezen dolgozat célja a mintavételezés és a súrlódás hatásainak vizsgálata. A mechatronika egyik széles körben elterjedt beavatkozó szerve az egyenáramú villamos motor, így célszerűnek bizonyult egy ilyen eszköz segítségével vizsgálni az effajta mintavételes, nemlineáris rendszereket. A stabilitásvizsgálat analitikus módszerekkel történő elvégzéséhez egy matematikai modell állítható fel a kísérleti eszközre. A modell paraméterei különböző paraméteridentifikációs módszerekkel optimalizálhatók, ezen felül külön vizsgálatra került a rendszer súrlódási karakterisztikája is. Sikerült kellően pontosan illeszteni a modellt a motoron végzett mérési adatokhoz, így ebből kiindulva a stabilitásvizsgálatot a matematikai modellen is el lehetett végezni a stabilitási kritérium felállításával. A számítási eredmények validálásához egy speciálisan erre a célra tervezett mérőrendszer készült el. A mérőrendszer képes hard real-time jelfeldolgozásra és szabályozásra, mindemellett a különböző szabályozási paraméterek (arányos tag, mintavételi idő stb.) dinamikusan változtathatók működés közben Simulink Desktop Real-Time környezetből. A cél egy olyan stabilitási térkép felállítása volt, ahol a mintavételezési idő és az arányos tag függvényében kereshető a stabil paramétertartomány. A hatékonyság növelésének érdekében a feltérképezés teljesen automatizálva történt, így több száz kísérlet futott le. A stabilitási határ keresése során az intervallumfelezési algoritmus többdimenziós kiterjesztése segítségével kevesebb mérés elvégzésével lehetett kellően pontos eredményt elérni Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

121 Egy szabadságfokú rendszer képfelismerésen alapuló felhőszabályozásának vizsgálata (Analysis of an image processing based 1 DoF cloud control system) Forrai Benedek BSc, Sipos Bence BSc fbenedek19@icloud.com, bence.sipos@hotmail.com Konzulens: Dr. Korondi Péter, egyetemi tanár, MOGI Az ipari képfeldolgozás új eredményei egyre pontosabb modellekkel segítik az automatizáció terjedését; manapság pedig már az sem utópia, hogy egy kamerarendszer ne csak számlálásivagy minőségellenőrzési, hanem mozgásszabályozási feladatokban is alkalmazva legyen. A szabályozás gyors feldolgozást igényel, erre két lehetőség van: az egyik a végpontban történő feldolgozás, a másik pedig egy központi szerveren vagy egy részleg szerverén való kiértékelés. A nagy szenzortechnikai cégek prémium termékei azok a kamerák, amelyek feldolgozóegységgel is bírnak, így megkönnyítve az integrálást, azonban ezek az eszközök gyakran két-háromszorosába is kerülhetnek ugyanazon gyártó egyszerű kameramegoldásának. A dolgozat célja megvizsgálni, hogy a drágább megoldásra alternatívát nyújtva, egy dinamikai rendszer milyen feltételek mellett szabályozható távolról lokális hálózaton lévő vagy felhő alapú feldolgozással. A vizsgált, egy szabadsági fokú rendszerünk kamera kép alapján szabályoz pozíciót, a képfeldolgozás a rendszertől távol történik, és csak a beavatkozó jelet kapja vissza a mérési összeállítás. A szabályozásban nagy problémát jelent az időkésleltetés, és az, hogy a késleltetésnek sokszor nagy a szórása. Erre vonatkozóan is történtek mérések több eltérő kommunikációs protokoll és hardver konfiguráció mellett. A méréseink következtetéseként a feladat bonyolultságának függvényében meghatároztuk, hogy mely esetekben van létjogosultsága a távoli szabályozásnak mind preformancia, mind költséghatékonyság szempontjából. Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 121.

122 Állandó mágneses motorok szabályozásának matematikai modellezése (Mathematical modeling of permanent magnet drive controls) Tóth-Katona Tamás BSc Konzulensek: Dr. Budai Csaba, adjunktus, MOGI Dr. Stumpf Péter Pál, adjunktus AUT Az állandó mágneses motorok szabályozási módszerei hasonlóak lehetnek egymáshoz, ennek oka a hasonló fizikai felépítésükből vagy hasonló fizikai jelenségeikből adódik. Ez megfigyelhető a DC és PMSM motorok szabályozásainak példáján keresztül. Munkám során a DC motor folytonos idejű kaszkád szabályozását vizsgálom először. Kitérek az indukált feszültség fontosságára, vizsgálva, hogy milyen rendszerparaméterek esetén szükséges modellezése és hogyan változtatja meg a sebesség szabályozó tervezését, továbbá milyen paraméterválasztás mellett elhanyagolható az indukált feszültség hatása. A DC motor vizsgálata során kapott eredmények felhasználhatóak a PMSM motor szabályozásához, mivel a PMSM motor mezőorietált szabályozásakor a rendszer nyomaték és fluxus szabályozása hasonló módon lesz modellezhető, mint a DC motor kaszkád szabályzása. Az analóg rendszerek hátránya hogy, megvalósítása költségesebb, mint a legtöbb olcsó digitális megvalósítás. Ebből adódóan érdemes vizsgálni a diszkrét idejű szabályozó tervezését is és összehasonlítani a folytonos idejű szabályozással. A diszkrét idejű szabályozás során a visszacsatolás adott idejű mintavételezéssel és a diszkrét PI szabályzók által adott beavatkozójel nulladrendű tartóként avatkozik be. A DC motor diszkrét idejű kaszkád szabályzása esetén a P-I stabilitási térképeket vizsgálom a mintavételezési idő függvényében, figyelembe véve, hogy a belső szabályzási hurok mintavételezési ideje tizede a külső szabályzási hurok mintavételezésének. Numerikus számításokkal keresem a legnagyobb mintavételezési időt ami mellett az adott paraméterű DC motor még stabil működésű lehet, a leggyorsabb beálláshoz tartozó P-I értékeket a sebességszabályozó és az áramszabályozó huroknak egyaránt. Továbbá a kapott időállandókat összehasonlítom a folytonos idejű szabályzás időállandóival. Ugyanúgy, mint a folytonos idejű szabályzás esetén a módszertan felhasználható a PMSM motorok, ezen esetben diszkrét idejű mező orientált szabályozásában. Az eddigiek során a szabályzási hurkokat ideálisnak tekintettem, tehát nem volt holtidő, ez azonban nem elhanyagolható jelenség hiszen a számítások feldolgozása, a mintavételezés mind időt vesz igénybe, így létrejön holtidő. A holtidő hatása is figyelembe vehető, a folytonos idejű szabályzásra és a diszkrét idejű szabályzásra nézve is. Általánosságban elmondható hogy a holtidő csökkenti a rendszer stabilitását. Ezzel összességében egy irányadó elemzést készítve a permanens mágneses motorok szabályozásáról Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C.

123 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR OPTOMECHATRONIKA Helyszín: D épület 423. Időpont: november 12. 9:00 Elnök: Titkár: Tag: Dr. Várady Géza, egyetemi docens Urbin Ágnes, tanársegéd Németh Zoltán, tervező mérnök Gémesi Szabolcs, vezető világítástechnikai mérnök. 9:00 Hegyes Szilárd Máté TiO2 rétegleválasztás paramétereinek optimalizálása MWAR rétegek kialakításához Konzulensek: Mészáros Gergő, kutatási vezető Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens 9:20 Dominek Márk Spektrális megjelenítés és virtuális valóság elemzése színvisszaadás és színminőség vizuális vizsgálatának eszközeként Konzulens: Dr. Nagy Balázs Vince, egyetemi docens 9:40 Lukács Márk, Lajtos Máté, Ágoston Dorottya Élelmiszeripari színminták spektrális tulajdonságainak időfüggés vizsgálata Konzulensek: Urbin Ágnes, tanársegéd Dr. Sipos László, egyetemi docens 10:00 Érseki Balázs HDR fotózás és HDR renderelés összehasonlítása Konzulens: Pizág Bertalan, doktorandusz Ünnepélyes eredményhirdetés: november 18. hétfő, E.I.C. 123.