Önálló feladat. 2012/13 tavaszi félév. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Átírás

1 Önálló feladat 2012/13 tavaszi félév Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszék Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék február 6. Kedves Kollégák, az alábbi lista tartalmazza az Áramlástan, az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék, az Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika és a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszékek által kiírt Önálló Feladat tárgy feladatkiírásait. A feladat választásánál vegyék figyelembe, hogy: A gépész BSc Folyamattechnika szakirányának BMEGEVGAG06 kódú kurzusát a négy tanszék közösen írta ki, így az ezt a kurzust felvett hallgatók a listában szereplő összes kiírás közül válogathatnak. A gépész BSc Folyamattechnika szakirányának BMEGEVGAG08 kódú tárgyát az Áramlástan és a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszékek közösen írták ki, így az ezt a kurzust felvett hallgatók ezen két tanszék témái közül válasszanak! A gépész MSc Áramlástechnika szakirányának BMEGEVGMKF1 kódú tárgyát a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék írta ki, így az ezt a kurzust felvett hallgatók a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék témái közül válasszanak! A feladatokra a megjelölt konzulensnél kell jelentkezni a szorgalmi időszak első hetének végéig (azaz február 15-ig). Sikeres jelentkezés után döntésüket - legkésőbb február 22-ig - írják meg Vaik Istvánnak is a vaik@hds.bme.hu címre. A tárgy teljesítésének feltétele a félév végén 15 perces prezentáció tartása a féléves munkáról. A beszámolókat a pótlási héten fogjuk tartani. 1

2 Tartalomjegyzék Áramlástan Tanszék 4 Energetiakai Gépek és Rendszerek Tanszék 5 Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék 6 Szennyvíziszap kezelés energetikai vizsgálata Jégkrém hűtése kapartfalú hőcserélőben Üdítő ital oldat felmelegítése és oldás keverős készülékben Szűrés hidrodinamikai jellemzőinek vizsgálata Keverős készülék hőhasznosítási lehetőségeinek vizsgálata Csőköteges hőcserélő hőtani méretezése Gyógyszer hatóanyag gyártó kristályosító- hűtő autokláv hőtani ellenőrzése Diótörőgép tervezése Szennyvíztározók műszerezése Szennyvíz jellemző paramétereinek monitorozása Szabályozószelep vizsgálata Hőmérséklet mérési módszerek összehasonlítása Többrétegű falszerkezet hővezetési viszonyainak vizsgálata A tanszéki abszorpciós mérőállomás felújítása Metanolvisszanyerés hulladék-oldószerelegyből Izopropanol abszolútizálás Gyógyszeripari oldószer regenerálás szakaszos rektifikálással N-butanol gyártása szakaszos heteroazeotrop desztillációval Abszolút izopropanol gyártása szakaszos heteroazeotrop desztillációval Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 11 2

3 Úszó ujjtartásának CFD vizsgálata Koncentrált paraméterű modell tranziens áramlások leírásához Frekvencia-függő perifériás ellenállás Artériás véráramlás alakulása mozgás közben Nyílt felszínű csatorna mérőkocsijának továbbfejlesztése Csővezetéki szivárgás által generált zajok kísérleti vizsgálata Villamosmotor kifutásának mérési, lehetőségeinek megvizsgálása, új mérőberendezés tervezése, megépítése, próbamérés, kiértékelés, mérési leírás módosítása Hullámmedence (dugattyús) modell tervezése (építése) Hengeres tartályban forgó áramlás CFD szimulációja Reológiai mérések Csőfal modell fejlesztése könnyen deformálódó vezetékekben lezajló periodikus áramlás leírásához Vérmennyiség változásának hatása az artériás nyomásgörbékre Mandzsettaméret hatása a vérnyomásmérésre Paraméter-vizsgálat artériás véráramlás szimulációjához Úszószemüveg áramlási ellenállásának vizsgálata CFD szimulációkkal Pneumatikus útváltó szelep érzékenységvizsgálata Kavitációs buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata Fali csúsztató feszültség vizsgálata agyi erek véráramlásában newtoni és nemnewtoni vér reológia esetén Porózus anyag áramlásmódosító hatásának numerikus vizsgálata Nyomáshatároló szelep mérőberendezés tervezése Áramlásba helyezett mozgó testre ható csillapítóerő CFD szimulációja Az élhang geometriai módosításának a kialakuló akusztikai térre való hatásának vizsgálata 16 Eljárás fejlesztése aeroakusztikai szimulációhoz megfelelő felbontású CFD szimuláció megtalálására Nyomáshatároló szelep mechanikai modelljének

4 Helmholtz rezonátor stabilitásának vizsgálata nemlineáris peremfeltétellel

5 Áramlástan Tanszék Az Áramlástan tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon, a következő linkre kattintva: 5

6 Energetiakai Gépek és Rendszerek Tanszék 6

7 Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Szennyvíziszap kezelés energetikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné dr. Fehér Kinga 1 fő BSc. képzésben résztvevő Folyamattechnikás hallgató részére - A szennyvíziszap kezelés technológiájának megismerése a szakirodalom alapján - Az iszap hőkezelés folyamatábrájának elkészítése - A szennyvíziszap kezelése során keletkezett hulladékhő hasznosítási lehetőségek vizsgálata hőtani számítások alapján Jégkrém hűtése kapartfalú hőcserélőben Kapcsolattartó konzulens: Bothné dr. Fehér Kinga (feher@vegyelgep.bme.hu) 1 fő BSc. képzésben résztvevő Folyamattechnikás hallgató részére - Ismertesse, milyen technológiákban alkalmaznak kapartfalú hőcserélő berendezéseket hűtésre. - Határozza meg, hány hűtő hőcserélőre van szükség adott tömegáramú jégkrém fagyáspontra való hűtésére - Vizsgálja meg, milyen hatása van a hőcserélő rotor fordulatszám változásának a kilépő jégkrém hőmérsékletére. Üdítő ital oldat felmelegítése és oldás keverős készülékben Kapcsolattartó konzulens: Bothné dr. Fehér Kinga (feher@vegyelgep.bme.hu) Üdítőitalok készítésekor az ízesítő és adalék anyagok oldásának elősegítésére szükség van a folyadék melegítésére. Ez a folyamat egy függőleges elrendezésű keverős tartályban történik. Vizsgálja meg, hogy egy adott keverőelem típus esetén a keverő fordulatszám változása hogyan befolyásolja a folyadékoldali hőátadási tényezőt és a keverő motor teljesítmény felvételét. Szűrés hidrodinamikai jellemzőinek vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné dr. Fehér Kinga (feher@vegyelgep.bme.hu) További konzulens: Poós Tibor Szakirodalom alapján ismertesse a keretes szűrőprések alkalmazási területeit. - Végezzen méréseket a tanszéki laboratóriumi szűrő mérőállomáson. - A mérés alapján határozza meg a szűrőanyag és a keletkezett iszap jellemzőit. Keverős készülék hőhasznosítási lehetőségeinek vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: dr. Örvös Mária (orvos@vegyelgep.bme.hu) Vizsgálja meg hogyan csökkenthető egy gőzfűtésű keverős autokláv felmelegítési ideje a műveleti paraméterek változtatásával (fűtőgőz nyomás, fordulatszám, közeg hőmérséklet) - Vizsgálja meg a fűtőgőz hasznosítási lehetőségeit 7

8 - Tegyen javaslatot a hőcserélő méretére és a technológiára. Csőköteges hőcserélő hőtani méretezése Kapcsolattartó konzulens: dr. Örvös Mária (orvos@vegyelgep.bme.hu) Csőkemencébe betáplált nyersolajat lepárló oszlopból érkező petróleummal melegítünk elő; - Számítsa ki a hőátadó felületet és vizsgálja meg, hogy mely közeg vezetése célszerű cső illetve köpenyoldalon; - Tegyen javaslatot a kialakításra és a kapcsolásra. Gyógyszer hatóanyag gyártó kristályosító- hűtő autokláv hőtani ellenőrzése Kapcsolattartó konzulens: dr. Örvös Mária (orvos@vegyelgep.bme.hu) A hatóanyag gyártás során a műveleti idő alatt előírt hőmérséklet csökkentést kell biztosítani egy megadott geometriájú keverős készülékben; - Vizsgálja meg, hogy a három hűtési ciklus alatt biztosítani tudja-e a berendezés az előírt hőelvonást; - Amennyiben nem biztosítható, tegyen javaslatot a megoldásra. Diótörőgép tervezése Kapcsolattartó konzulens: Poós Tibor (poos@vegyelgep.bme.hu) Irodalomkutatás, piackutatás alapján megoldási változatok és elvek ismertetése. - A tervezéshez szükséges főbb geometriák meghatározása. - Javaslattétel tényleges konstrukcióra. Szükséges előismeretek: kreatív gondolkodás, önállóság, 3D modellezés (Inventor) Szennyvíztározók műszerezése Kapcsolattartó konzulens: dr. Balázs Tibor (balazs@vegyelgep.bme.hu) Ismertesse a szennyvíztározók műszerezését a szakirodalom alapján. Ismertesse a szintmérési megoldásokat. Végezzen ellenőrző méréseket adott szinttávadóval és ismertesse annak metrológiai jellemzőit. Szennyvíz jellemző paramétereinek monitorozása. Kapcsolattartó konzulens: dr. Balázs Tibor (balazs@vegyelgep.bme.hu) Ismertesse a szennyvíz jellemző paramétereinek műszerezését a szakirodalom alapján. Ismertesse a ph mérést. Ismertesse a vezetőképesség mérést. Ismertesse a zavarosság mérést. Ismertesse a nitrogén (NH4, NH3) mérést. 8

9 Végezzen ellenőrző méréseket adott mérőrendszeren és ismertesse annak metrológiai jellemzőit. Szabályozószelep vizsgálata. Kapcsolattartó konzulens: dr. Balázs Tibor Ismertesse az ipari szabályozószelepeket a szakirodalom alapján. Ismertesse a szabályozószelep jellemzőit a szakirodalom alapján. Végezzen ellenőrző méréseket a Kv tényező meghatározására. Hőmérséklet mérési módszerek összehasonlítása Kapcsolattartó konzulens: dr. Molnár Orsolya (omolnar@mail.bme.hu) - Ismertesse a felületi hőmérséklet mérésére alkalmas mérőeszközöket és módszereket. - Végezzen méréseket a tanszék laboratóriumában található konvekciós szárító csatornában 3 különböző eszközzel (termoelem, infrahőmérő és hőkamera), és hasonlítsa össze az eredményeket. - Határozza meg méréssel a konvekciós hőátadási tényezőt és hasonlítsa össze a szakirodalomban található kriteriális egyenletekből származó hőátadási tényezővel. - MATLAB programmal végezze el a konvekciós hőátadás szimulációját, és az eredményt vesse össze a mért értékekkel. Szükséges előismeretek: MATLAB Többrétegű falszerkezet hővezetési viszonyainak vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: dr. Molnár Orsolya (omolnar@mail.bme.hu) Korszerűsítse a tanszék laboratóriumában található mérőberendezést, valósítsa meg a számítógépes adatgyűjtést. Végezzen méréseket és vizsgálja a falszerkezeten belül kialakult hőmérséklet viszonyokat. MATLAB programmal végezzen szimulációt, és az eredményt hasonlítsa össze a mért értékekkel. Szükséges előismeretek: MATLAB A tanszéki abszorpciós mérőállomás felújítása Kapcsolattartó konzulens: dr. Molnár Orsolya (omolnar@mail.bme.hu) - Újítsa fel és állítsa össze a tanszék laboratóriumában található, abszorpció méréséhez használatos töltött oszlopot. - Üzemelje be a mérőállomáshoz tartozó gázelemző készüléket. - Végezzen próbamérést, számítsa ki az anyagmérleg hibáját és a leválasztás hatásfokát. Metanolvisszanyerés hulladék-oldószerelegyből Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) További konzulens: Dénes Ferenc 9

10 1-2 fő Bsc képzésben résztvevő Folyamattechnikás hallgató részére Egy gyógyszergyárban képződő évi 80 t 35 tömeg%-os, 4-6 % tetrahidrofuránt és 1-2 % toluolt is tartalmazó vizes metanolból kell a metanolt 99,5 %-os tisztaságban kell visszanyerni és a gyártási folyamatba visszaforgatni. A hallgató feladata szétválasztási technológia (főbb készülékméretek és paraméterek) javasolása. Rendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. A desztillációs folyamat szimulációja különböző műveleti paraméterek mellett. d. Az eredmények értékelése e. Beszámoló (max. 15 oldal) készítése Izopropanol abszolútizálás Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) További konzulens: Dénes Ferenc 1-2 fő Bsc képzésben résztvevő Folyamattechnikás hallgató részére Egy gyógyszergyárban képződő tömeg%-os, % etilacetátot és 3-5 % acetont is tartalmazó vizes (1-4 g/100 cm 3 ) izopropilalkoholból kell az izopropilalkoholt 99,5 %-os tisztaságban (víztartalom max. 0.5 g/100 cm 3 ) visszanyerni és a gyártási folyamatba visszaforgatni. 6 m 3 sarzs bruttó feldolgozási ideje max. 50 óra. A hallgató feladata szétválasztási technológia (főbb készülékméretek és paraméterek) javasolása. Rendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. A desztillációs folyamat szimulációja különböző műveleti paraméterek mellett. d. Az eredmények értékelése e. Beszámoló (max. 15 oldal) készítése Gyógyszeripari oldószer regenerálás szakaszos rektifikálással Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) További konzulens: Dénes Ferenc Egy gyógyszergyárban évi 800 t 40 tömeg%-os vizes metanolból a metanolt 99,8 %-os tisztaságban kell visszanyerni és a gyártási folyamatba visszaforgatni. A hallgató feladata szétválasztási technológia (főbb készülékméretek és paraméterek) javasolása. Rendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. A desztillációs folyamat szimulációja különböző műveleti paraméterek mellett. d. Az eredmények értékelése 10

11 e. Beszámoló (max. 15 oldal) készítése N-butanol gyártása szakaszos heteroazeotrop desztillációval Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter További konzulens: Dénes Ferenc Sarzs mennyisége: 10 m 3 (25 C-on) Sarzs összetétele: 85 tömeg% 1-butanol, 15 tömeg% víz Cél: 99,8 tömeg%-os tisztaságú 1-butanol gyártása. A maradék 0,5 tömeg% szerves anyagot tartalmazhat. A feldolgozási idő legfeljebb 36 óra lehet. Ebből a berendezés kiürítése, mosása és újrafeltöltése 4 órát vesz igénybe. Hogyan módosul a technológia, ha a sarzs 75 tömeg% 1-butanolt tartalmaz? Rendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gőz-folyadék, folyadék-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. A desztillációs folyamat szimulációja különböző műveleti paraméterek mellett. d. Az eredmények értékelése e. Beszámoló (max. 15 oldal) készítése Abszolút izopropanol gyártása szakaszos heteroazeotrop desztillációval Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) További konzulens: Dénes Ferenc Sarzs mennyisége: 10 m 3 (25 C-on) Sarzs összetétele: 40 tömeg% izopropanol, 60 tömeg% víz Cél: 99,7 tömeg%-os tisztaságú izopropanol gyártása. A maradék 0,5 tömeg% szerves anyagot tartalmazhat. Hordozó komponensnek használjon ciklohexánt, amelynek mennyiségét próbálja minimalizálni! A feldolgozási idő legfeljebb 36 óra lehet. Ebből a berendezés kiürítése, mosása és újrafeltöltése 4 órát vesz igénybe. Rendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gőz-folyadék, folyadék-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. A desztillációs folyamat szimulációja különböző műveleti paraméterek mellett. d. Az eredmények értékelése e. Beszámoló (max. 15 oldal) készítése 11

12 Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék Úszó ujjtartásának CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Paál György További konzulens: Farkas Bence, Vaik István 1 BSc vagy MSc hallgató részére Az olimpia után különösen aktuális probléma, hogyan tudnánk úszóink teljesítményét tovább fokozni. Egy többször fölmerült érdekes probléma, hogy vajon a kéz ujjait zárva, vagy kissé terpesztve kell tartani. Ha az utóbbi válasz a helyes, akkor mennyire kell terpeszteni? Ez a probléma régebb óta foglalkoztatja a Tanszéket, azonban közben egy francia-amerikai-délafrikai szerzőötös pontosan erről a kérdésről megjelentetett egy cikket a Journal of Theoretical Biology-ban. Az ebben a cikkben írtakat kellene kritikusan áttekinteni és adott esetben saját futtatásokkal felülbírálni. Először az ujjaknak kétdimenziós modelljét tekintjük és különböző távolságú hengersorok körüli áramlásokként szimuláljuk. Ha ily módon megtaláltuk az optimális távolságot, kifinomultabb modellt is alkothatunk. A feladat során el lehet sajátítani az ANSYS CFX programcsomag használatát, az ICEM CFD hálózóprogram használatát, ez utóbbinak paraméteres programozását is, valamint sok áramlástani tudást. Koncentrált paraméterű modell tranziens áramlások leírásához Kapcsolattartó konzulens: Halász Gábor (halasz@hds.bme.hu) Választhatja MSc-s hallgató, vagy olyan BSc-s hallgatók, akik szívesen tanulnak új anyagot Vezetékekben lezajló tranziens áramlások leírására általában elosztott paraméterű modellt használunk (numerikus megoldóval). De felépíthető olyan koncentrált paraméterű modell is, amely zárt alakban megoldható, és jól közelíti az elosztott paraméterű modellt. A feladat megoldása során elvégzendő feladatok: - angol és magyar nyelvű szakirodalom tanulmányozása, - megvizsgálni, hogy milyen koncentrált paraméterű modell, milyen esetben alkalmas az elosztott paraméterű matematikai modell helyettesítésére (egy vezeték esetén), - hogyan kell megválasztani a koncentrált paraméterű modell együtthatóit a jó közelítés érdekében, - megvizsgálni, hogy hálózatba kapcsolt vezetékek esetén alkalmazható-e a koncentrált paraméterű modell. Javasolt előismeretek: Matlab Frekvencia-függő perifériás ellenállás Kapcsolattartó konzulens: Halász Gábor (halasz@hds.bme.hu) Választhatja MSc-s hallgató, vagy olyan BSc-s hallgatók, akik szívesen tanulnak új anyagot Az artériás véráramlás matematikai modellezésekor az artéria-vezetékek végén perifériás ellenállás van. Az orvosi tapasztalat szerint ez az ellenállás frekvencia-függő. A feladat megoldásának célja frekvencia-függő perifériás ellenállás modelljének elkészítése az artériás véráramlás modellezéséhez. 12

13 Elvégzendő feladatok: - szakirodalom tanulmányozása; - a frekvencia-függő perifériás ellenállás modelljének elkészítése, kódolása Matlab alatt; - a modell illesztése a tanszéki programcsomagba; - összehasonlító számítások végzése az ohmikus és a frekvencia-függő ellenállás esetére. Javasolt előismeretek: Matlab Artériás véráramlás alakulása mozgás közben Kapcsolattartó konzulens: Halász Gábor (halasz@hds.bme.hu) Bartos Ambrus részére Artériás véráramlás alakulása mozgás közben Nyílt felszínű csatorna mérőkocsijának továbbfejlesztése Kapcsolattartó konzulens: Bene József (bene@hds.bme.hu) További konzulensek: Halász Gábor, Kristóf Gergely Haraszti Péter részére A feladat az előző félévben kifejlesztett és megalkotott ultrahangos mérőkocsi továbbfejlesztése, az alábbi két fő szempont figyelembevételével. 1. A mérés jelfeldogozásának javítása, zajszűrése. Részfeladatok: a jelsimítási és szűrési eljárások tanulmányozása; vizsgálójelek előállítása a csatornában; a vizsgálójelek, mint bemenő jelek hatására kapott kimenő jelek analizálása és a megfelelő jelfeldolgozási módszer kiválasztása. 2. A mérés sebességének gyorsítása. Részfeladatok: a kocsi mozgási rendszerének, különösképpen a mérőfej keresztirányú mozgásának felülvizsgálata; szükség esetén átalakítások elvégzése; az új mozgásrendszer mérőprogramból való elérhetőségének biztosítása. Csővezetéki szivárgás által generált zajok kísérleti vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Pandula Zoltán (pandula.zoltan@hds.bme.hu) Hajgató Gergely és Knitlhoffer Ádám részére Csővezetéki repedés által keltett zajok vizsgálata valós (csőtörésből származó) és "mesterséges" elfolyás esetén. Villamosmotor kifutásának mérési, lehetőségeinek megvizsgálása, új mérőberendezés tervezése, megépítése, próbamérés, kiértékelés, mérési leírás módosítása Kapcsolattartó konzulens: Angyal István (angyal@mail.bme.hu) 1-2 BSc vagy 1 MSc hallgató részére A Gépészmérnöki Alapismeretek tárgy mérései között szerepel a kifutásmérés (menetábra). Első lépésben megvizsgálandó az ott alkalmazott jeladó. Ennek kritikai vizsgálata után keresni kell más típusú távadókat. Ezek elemzése után ki kel választani egyet, amivel a kívánt mérés gazdaságosan megoldható. El kell készíteni az új mérőberendezést, ezzel próbaméréseket kell végezni, ki kell értékelni a méréseket, és módosítani kell a mérésleírást. 13

14 Hullámmedence (dugattyús) modell tervezése (építése) Kapcsolattartó konzulens: Angyal István 2 BSc hallgató részére Élményfürdők egyik látványossága a hullámmedence. Kutassa fel a Magyarországon található hullámmedencéket, rendszerezze az azoknál alkalmazott hullámkeltési módok alapján. Válasszon ki a dugattyús hullámkeltéssel üzemelők közül egyet és egy célszerűen megválasztott méretarányú kicsinyítéssel készítse annak modelljét. Végső célként egy működő modell felépítése és bemutatása tűzendő ki. Hengeres tartályban forgó áramlás CFD szimulációja Kapcsolattartó konzulens: Csizmadia Péter (csizmadia@hds.bme.hu) További konzulens: Dr. Hős Csaba 1 BSc vagy 1 MSc hallgató részére A hallgató megismerkedik egy hengeres tartályban forgó áramlás elméleti hátterével, létrehoz egy CFD modellt, számításokat végez, azokat kiértékeli és levonja a konklúziókat. Szükséges előismeretek: Ansys CFD, Matlab Reológiai mérések Kapcsolattartó konzulens: Csizmadia Péter (csizmadia@hds.bme.hu) További konzulens: Dr. Hős Csaba 1 BSc vagy 1 MSc hallgató részére A hallgató megismerkedik az iparban is használatos newtoni illetve nemnewtoni anyagok reológiai viselkedésével, az ezekre felírt anyagmodellekkel, laboratóriumi méréseket végez, ezeket kiértékeli, hibabecslést ad. Csőfal modell fejlesztése könnyen deformálódó vezetékekben lezajló periodikus áramlás leírásához Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) További konzulens: Halász Gábor 1 MSc vagy 1-2 BSc hallgató részére A jelenleg általunk (váráramlás ill. vérnyomásmérés közben összeroppanó érfal modellezésére) használt csőfal modell csak a deformációval arányos erők egyensúlyát tartalmazza, de a gyorsulásból és a csillapításból adódó erőket nem. A feladat megoldása során elvégzendő: a vonatkozó szakirodalom áttanulmányozása; a dinamikus modell kódolása, és programcsomagba illesztése; összehasonlító számítások a statikus és a különböző dinamikus modell között, értékelés. Szükséges előismeretek: MatLab Vérmennyiség változásának hatása az artériás nyomásgörbékre Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) 1 BSc vagy MSc hallgató részére 14

15 Az érpályában keringő vér mennyisége hatással van az artériás nyomásgörbékre. A HDR Tanszéken rendelkezésre áll olyan hálózatszámító program, amellyel modellezni lehet az artériás véráramlást. A feladatot választó hallgatónak először meg kell ismerkedni a program működésével. Ezután az artériahálózat egyszerűsített modelljén szimulációkat kell végezni különböző mennyiségű vér keringése esetén. Megfigyeléseket kell végeznie, melyik (centrális, perifériás) nyomásgörbéken látható szignifikáns változás. A feladat célja az, hogy a matematikai szimulációból kapott artériás nyomásgörbék elemzése során olyan paraméterre találjunk, ami esetlegesen jellemezheti a keringő vér mennyiségét. Szükséges előismeretek: MatLab Mandzsettaméret hatása a vérnyomásmérésre Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) 1 BSc vagy MSc hallgató részére A kísérleti jellegű feladatban a mandzsettás vérnyomásmérés modelljét (felkar csont, artéria, lágy szövetek, mandzsetta) szeretnénk laborkörülmények között felépíteni, és különböző méretű mandzsetták esetén megállapítani az oszcillometriás vérnyomásmérés hibájának okát és mértékét. Paraméter-vizsgálat artériás véráramlás szimulációjához Kapcsolattartó konzulens: Bárdossy Gergely (bardossy@hds.bme.hu) További konzulens: Halász Gábor 1 BSc vagy MSc hallgató részére Az artériás véráramlás matematikai modellezéséhez áganként 6, csomópontonként 1 ismeretlen paramétert használunk. Ez egy átlagos hálózat leírásakor kb. 300 ismeretlen paramétert jelent. Ha in vivo kísérletek eredménye áll rendelkezésünkre, akkor kérdés, hogy hogyan kell e paramétereket megválasztani, hogy a mérés és a szimuláció eredményei közel legyenek egymáshoz. Elvégzendő feladatok: - szakirodalom tanulmányozása, a szimulációs módszerek megismerése; - sorozatszámítás végzése adott hálózat és adott programcsomag használatával; - az egyes lényeges paraméterek hatásának értékelése; - érvényességi feltételek összegyűjtése, megfogalmazása és esetleg paraméter-meghatározó algoritmus alapjainak kidolgozása Javasolt előismeretek: Matlab Úszószemüveg áramlási ellenállásának vizsgálata CFD szimulációkkal Kapcsolattartó konzulens: Bárdossy Gergely (bardossy@hds.bme.hu) 1 BSc vagy MSc hallgató részére A Hidrodinamikai Rendszerek Tanszéket évekkel ezelőtt megkeresték, hogy CFD szimulációk segítségével megvizsgálja különböző úszószemüveg geometriák áramlási ellenállását. Az együttműködés akkoriban nem jött létre, most azonban újból érdeklődés mutatkozott a vizsgálatok elvégzésére. A feladatot választó hallgató feladata egy már korábban előkészített CFD szimuláció folytatása. Egy áramlási térbe helyezett emberi fej modellre készültek számítások, úszószemüveg nélkül. Erre a 15

16 fej modellre kell felhelyezni különböző geometriával rendelkező úszószemüvegeket és CFD szimulációk elvégzésével kiszámítani azok áramlási ellenállását. Szükséges előismeretek: A feladathoz szükség van alapvető CFD ismeretekre Pneumatikus útváltó szelep érzékenységvizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bárdossy Gergely (bardossy@hds.bme.hu) További konzulens: Halász Gábor 1 BSc vagy MSc hallgató Vérnyomásmérő berendezésekben pneumatikus útváltó szelepeket alkalmaznak a mandzsettában uralkodó nyomás szabályozására. Egy kisméretű kompresszor a mandzsettában 250 mmhg körüli túlnyomást hoz létre, majd megkezdődik a mandzsetta leeresztése a szelepen keresztül. A vérnyomásmérés szempontjából fontos paraméter, hogy a szelep mennyire gyorsan képes 200 mmhgről 150 mmhg-re, illetve 150 mmhg-ről 100 mmhg-re csökkenteni a nyomást. Az útváltó szelep gyártója azonban csak a nyomás-térfogatáram jelleggörbéket adja meg. Egy numerikus paraméter tanulmány elvégzésével meg kell állapítani, hogy a leeresztési idők mennyire érzékenyek a jelleggörbe megváltozására. Szükséges előismeretek: A feladathoz szükség van alapvető programozási ismeretekre. Kavitációs buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata. Kapcsolattartó konzulens: Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) Több fő is jelentkezhet Az átlagos mérnöki alkalmazásokban mint pl.: hidraulikai rendszerek, áramlástechnikai gépek stb., a kavitáció réteg kavitációként vagy mint buborék felhőként jelenik meg. Ennek ellenére manapság sok speciális alkalmazás van ahol egyetlen buborék vizsgálata során kapott eredmények jól használhatók. Ez egyik ilyen gyorsan fejlődő kutatási ág az ultrahangos technológia, ahol a buborék összeroppanásakor keletkező extrém körülményeket (akár több ezer Kelvin maximális hőmérséklet és több ezer bár maximális nyomás) használják ki. Érdekességképpen, újabb kutatások kimutatták, hogy egy buborék összeroppanásakor olyan nagy hőmérséklet alakulhat ki, hogy a buborék belsejében akár a fúzió jelensége is lejátszódhat. A feladat célja, hogy meghatározzuk a buborék lehetséges viselkedési módjait (periodikus megoldásait) harmonikus nyomásgerjesztés hatásara (ultrahang). Mivel a különböző típusú megoldások eltérőképpen viselkednek, így fontos, hogy a nyomásamplitúdó - gerjesztési frekvencia függvényében ezeket a megoldásokat feltérképezzük. Szükséges előismeretek: Matlab Fali csúsztató feszültség vizsgálata agyi erek véráramlásában newtoni és nemnewtoni vér reológia esetén. Kapcsolattartó konzulens: Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu) 1 BSc vagy 1 MSc hallgató részére A klinikai vizsgálatok során felfedezett kóros agyi erek kezelése komplex feladat. Nehéz hozzáférhetőségük miatt a különböző gyógymódok gyakran a betegséggel összemérhető kockázatot 16

17 hordoznak. Az orvosi döntéshozatalt segíthetik a numerikus szimulációk, amikkel elsősorban a vizsgált érszakaszon belül uralkodó áramlási viszonyokat határozzuk meg. A project célja annak vizsgálata, hogy a vér newtoni, vagy nemnewtoni folyadékként való modellezése milyen mértékben befolyásolja egy adott érgeometriában a kialakuló áramlási képet, illetve a falak mentén fellépő csúsztató feszültséget. Szükséges előismeretek: A feladat elvégzéséhez Ansys CFX felhasználói ismeretek szükségesek. A MatLab alapszintű ismerete nem követelmény, de segíti a feladatvégzést. Porózus anyag áramlásmódosító hatásának numerikus vizsgálata. Kapcsolattartó konzulens: Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu) 1 MSc vagy BSc hallgató részére. Az agyi erek egyik kóros elváltozását gyakran az érbe ültetett áramlás módosító eszközökkel ( úgynevezett sztentekkel ) kezelik. Ezeknek a sztenteknek a geometriája igen összetett és változatos, ezért pontos felületi leírásuk helyett porózus anyagrétegként modellezhetjük ezeket. A project célja agyi erekben fellépő áramlások numerikus vizsgálata porózus anyagok jelenlétében, lattice Boltzmann módszerrel. Szükséges előismeretek: A feladat elvégzéséhez C programozási ismeretek szükségesek. Nyomáshatároló szelep mérőberendezés tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@hds.bme.hu) Fülö Csaba Gergő részére Nyomáshatároló szelep mérőberendezés tervezése Áramlásba helyezett mozgó testre ható csillapítóerő CFD szimulációja Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@hds.bme.hu) 1 BSc-s hallgató A munka kidolgozása során arra a kérdésre keressük a választ, hogy folyékony közegben (pl. víz) periodikusan mozgó testre (pl. gömb, kúp) milyen csillapítóerő hat. A testet harmonikusan mozgatva kiszámítjuk az áramlási eredetű erőket a frekvencia szisztematikus növelése mellett. A feladatot választó hallgató megtanulja az deformálódó hálóval való számítások alapjait. Szükséges előismeretek: Alapszintű CFD ismeretek (CFX előny). Az élhang geometriai módosításának a kialakuló akusztikai térre való hatásának vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Vaik István (vaik@hds.bme.hu) 1 hallgató részére Orgonasípok hangolásának egyik módja azok felső ajkainak pozicionálása. Az orgonasípban kialakuló áramlás az élhang áramlási jelenséggel modellezhető: bizonyos körülmények között az állandó peremfeltételek ellenére egy sík szabadsugár egy, az útjába helyezett ék hatására periodikusan leng az ék két oldala között. Ez a periodikus lengés egy periodikus erőt hoz létre az éken, ami egy 17

18 dipólus hangforrást generál. A hallgató feladata első lépésben, hogy ANSYS-CFX segítségével vizsgálja meg, hogy az éknek a szabadsugár középvonalához viszonyított pozíciója mennyire befolyásolja a kialakuló áramlást, majd második lépésben végezzen kapcsolt akusztikai szimulációkat az előbbi CFD szimulációs eredményekből. A számításhoz a bécsi egyetem CFS++ kódját használjuk, aminek elsajátítása és önálló használata is a feladat része. A feladathoz szükséges ismeretek: - ANSYS CFX és ICEMCFD azon belül is a "hexa hálózás" ismerete előnyös - Linux haladó felhasználói szintű ismerete (pl: parancssori fájlkezelés és szerkesztés) - Matlab felhasználói szintű ismerete előnyös Két féléves projekt Önálló feladat 2, CFD-2 tárggyal, diplomatervezéssel kombinálva Eljárás fejlesztése aeroakusztikai szimulációhoz megfelelő felbontású CFD szimuláció megtalálására Kapcsolattartó konzulens: Vaik István (vaik@hds.bme.hu) 1 hallgató részére Az áramlás által keltett zaj numerikus szimulációja jelenleg aktív kutatási terület a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszéken. Ebbe a kutatásba kapcsolódna be az a hallgató aki ezt a feladatot választja. Egy kereskedelmi numerikus áramlásszámító kóddal (ANSYS-CFX) számolt áramlási térből Lighthill analógiája alapján számolhatóak akusztikus forrástagok. Ezekből aztán egy akusztikus hullámterjedés számító kóddal (CFS++, a bécsi egyetemen fejlesztett szoftver) számolható távoltéri hangtér. Az a tapasztalat, hogy gyakran egy az áramlási jelenség produkálásához elégséges minőségű CFD szimuláció nem elégséges az akusztikai szimulációhoz. Az áramlási térből számolt forrástagok, a CFD háló pontjaihoz rendelt pont források, amiknek nagysága az áramlás mellett függ a háló sűrűségétől is, így ez a mennyiség nem mutatja jól az akusztikai szempontból jelentős pontjait az áramlásnak. Egy ötlet szerint viszont ezeknek az akusztikai forrástagoknak a sűrűsége már megfelelően jelzi a fontos területeket. Így egy elégséges szintű akusztikai szimuláció a következőképpen alakulna: 1) Egy nagyon durva hálón produkálni az áramlási jelenséget 2) Ezen a hálón megvizsgálni az akusztikus forrástagok sűrűségét, ennek alapján finomítani a hálót a kritikus pontokban 3) Az új, finomított hálón újraszámolni az áramlási jelenséget 4) Ebből újra kiszámítani az akusztikus forrástagokat és azok sűrűségét 5) Szükség szerint a 2-4. lépést megismételni 6) A kiszámolt forrástagokkal elvégezni az akusztikai szimulációt A hallgató feladata ennek az ötletnek a tesztelése, finomítása. Szükséges előismeretek: - ANSYS CFX és ICEMCFD ismerete 18

19 - Linux haladó felhasználói szintű ismerete (pl: parancssori fájlkezelés és szerkesztés) - Matlab felhasználói szintű ismerete előnyös Nyomáshatároló szelep mechanikai modelljének Kapcsolattartó konzulens: Bazsó Csaba (csaba.bazso@hds.bme.hu) 1 BSc-s vagy MSc-s hallgató Hidraulikus nyomáshatároló szelep egy rugó ellenében önműködően nyíló szelep, amely meggátolja a belső nyomás veszélyes növekedését, ezáltal védve a rendszert a túlterhelésből adódó tönkremeneteltől. Iparban tapasztalt jelenség, hogy a nyomáshatároló szelepek bizonyos üzemi körülmények között nem egyenletes nyitnak, hanem rezgésbe jönnek, ezáltal céljával ellentétes hatást vált ki, nyomáslengéseket indukál. Szükséges előismeretek: Matlab programozói, angol nyelv szövegértés szintű ismerete Helmholtz rezonátor stabilitásának vizsgálata nemlineáris peremfeltétellel Kapcsolattartó konzulens: Bazsó Csaba (csaba.bazso@hds.bme.hu) 1 BSc-s vagy MSc-s hallgató A Helmholtz rezonátor egy üregből és egy csőből álló akusztikai rezgőkör. Az üregbe állandó térfogatáram érkezik, mely a csövön keresztül távozik a berendezésből. Amennyiben a kiáramlásnál nemlineáris karakterisztikájú peremfeltételt írunk elő, a rendszer erősen nemlineáris viselkedésű lesz. Szükséges előismeretek: Matlab programozói, nemlineáris dinamika területén minimális jártasság 19