H-1111 Budapest, Bertalan Lajos u AE épület H-1111 Budapest, Bertalan Lajos u AE épület, Gépészmérnöki Kar

Átírás

1 ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK H-1111 Budapest, Bertalan Lajos u AE épület Gépészmérnöki Kar Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan (BSc) BEVEZETŐ ELŐADÁS Dr. Suda Jenő Miklós adjunktus TAVASZI FÉLÉVEKBEN: ELMÉLET: CSÜT 14:15-16:00h K150 (2ó/h) LABOR: CSÜT 16:15-18:00h Ae ép. (ptlan heti 2ó/h) csak Ipari termék- és formatervezőknek Az áramlástan alapjai BMEGEÁTAMK1 Környezetmérnök alapszak (BSc) VBK Tantárgy honlap: / oktatas / tantargy / NEPTUN / BMEGEATAKM1 Áramlástan BMEGEÁTAT01 Ipari termék- és formaterv. alapszak (BSc) GPK Tantárgy honlap: / oktatas / tantargy / NEPTUN / BMEGEATAT01 Áramlástan I. BMEGEÁTAM21 Mechatronikai mérnök alapszak (BSc) GPK Tantárgy honlap: / oktatas / tantargy / NEPTUN / BMEGEATAM21 ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK H-1111 Budapest, Bertalan Lajos u AE épület, Gépészmérnöki Kar Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem TANTÁRGY HONLAPOK: / oktatas / tantargy / NEPTUN / BMEGEATAKM1 / II / / oktatas / tantargy / NEPTUN / BMEGEATAT01 / II / / oktatas / tantargy / NEPTUN / BMEGEATAM21 / II / Ezek alkönyvtáraiban: / admin : tantárgyi adatlap és követelményrendszer, zh eredmények / ea : előadás anyagok, gyakorló példatárak zárthelyikhez, megoldással is mint ZH-k / gyak : - / labor : csak AT01-nek van labor (méréselőkészítő óra anyaga, mérés ZH, mérési segédletek) / vizsga : szóbeli vizsga tételsor (a v vizsgás AT01, AKM1 tárgyakhoz) 1

2 ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK H-1111 Budapest, Bertalan Lajos u AE épület, Gépészmérnöki Kar Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem BEVEZETŐ ELŐADÁS Dr. Suda Jenő Miklós adjunktus ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK ( Ae épület) infó Áramlástan Tanszék H-1114 Budapest, Bertalan Lajos u BME Ae épület TANSZÉK HOLNAPJA FB oldala 2

3 infó Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium infó Áramlástan Szakosztály ÁSZO Vezető: Hidegh Gyöngyvér Tanszéki szervező: Nagy László 3

4 Infó Áramlástan Szakosztály csüt. 18:00h ÁSZO Vezető: Hidegh Gyöngyvér Tanszéki szervező: Nagy László Infó Áramlástan Szakosztály csüt. 18:00h ÁSZO Vezető: Hidegh Gyöngyvér Tanszéki szervező: Nagy László NYÍT NAP + TAGTOBORZÓ csüt 18h: 1. okt. hét 18:00h-19:00h óráig az Áramlástan Tanszéki nagylaborban, két turnusban - Rövid általános tájékoztató, - Különböző projektek bemutatása - Regisztrációköteles, amihez a jelentkező űrlapot a GSZK.bme.hu-oldalon találják meg! - Minden érdeklődőt sok szeretettel várunk! 4

5 egy szakosztályos mivel foglakozik? - önálló projektek - szélcsatorna tervezés / mérések - Kutatók Éjszakája stand tervezés, részvétel - szakmai rendezvények, kirándulások - meghívott előadók, pl.: Prof. Lajos Tamás (áramlástan) Prof. Bajnóczy Gábor (műszaki kémia) Bús Edina autóversenyző Kiss Norbert kamionversenyző Besenyei Péter műrepülő infó Áramlástan Szakosztály csüt. 18h ÁSZO Vezető: Hidegh Gyöngyvér gyongyver.hidegh@gmail.com ÁT szervező: Nagy László nagy@ara.bme.hu NYÍT NAP + TAGTOBORZÓ 5

6 DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS Budapest University of Technology and Economics INDUSTRIAL VEHICLE AERODYNAMICS Institute of Aerodynamics 1940 s 1960 s 1970 s 1980 s s 2000 s DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS Budapest University of Technology and Economics INDUSTRIAL VEHICLE AERODYNAMICS 6

7 Tanszéki bemutatkozás TÖRTÉNET: József Nádor Műegyetem: Aerodinamikai Intézet alapítása (ma ezért Ae épület) Gruber József szélcsatornák építése (német mintára) Dr. Abody-Anderlik Előd rendes tanár Dr. Gruber József egyetemi tanár (rektor ), Dr. Szentmártony Tibor professor emeritus Kármán Tódor Dr. Lajos Tamás professor emeritus (tankönyv) 2009-től Dr.-habil Vad János egyetemi tanár, MTA doktora Dr. Abody-Anderlik Előd Dés, nov Budapest, jan. 9. mérnök, műegyetemi tanár Tanulmányok: budapesti műegyetem, tól külföldi ösztöndíjjal hosszabb tanulmányútra ment tól ny. r. tanáraként megszervezte és felépítette az Aerodinamikai Intézetet. Gyakorlati téren a Légügyi Hivatal munkatársaként repülőgépek szilárdsági vizsgálatával, a gyártás ellenőrzésével és a gépteljesítmények megállapításával, elméleti téren pedig különösen a repülőgépek dinamikai igénybevételével, a stabilitás és igénybevétel kapcsolatával, valamint a repülőgépszárny elméletének fejlesztésével foglalkozott ban részt vett a háború alatt elpusztult intézet újjáépítésében, majd 1947-től a mérnökkari mechanikai tanszéket vezette. WM 23 Ezüst Nyíl típusú vadászrepülőgép vezető tervezője Samu Béla volt ben lezuhant és ezzel a gyártás sorsa megpecsételődött. A légierő vadászgép alaptípusa jó darabig az olasz Re 2000 Héja maradt. 7

8 Dr. Gruber József Korompa, nov Bp, nov. 26. gépészmérnök, egyetemi tanár A Műegyetemen végzett, majd között a Ganz-gyár mérnöke volt. Ezután Abody Előd mellett az aerodinamikai intézet tanársegéde volt től egy mérnöki irodában tervezőként dolgozott, majd visszatért a Műegyetemre, 1951-től haláláig az Áramlástan Tanszék vezetője, s ban az egyetem rektora is volt. Jelentős eredményeket ért el az áramlástechnikai gépek szárnyrácsaiban végbemenő áramlástani folyamatok kutatása területén. Eredményeit az ipar a ventillátorok és az áramlástechnikai gépek gyártásában hasznosította. Nevéhez fűződött az álló és forgó lapátrácsok közötti áramlás korszerű matematikai eszközökkel történő leírása.. Dr. Szentmártony Tibor professor emeritus (Budapest Budapest 2016) gépészmérnök, egyetemi tanár Gruber József halálát követően 1972-ben lett a Tanszék vezetője. Kutatási területe: ventilátorok és műszaki akusztika. Ebben az időszakban vezették be a GPK-n - a műszaki akusztika tantárgy (dr. Koscsó G - "alap"-áramlástan oktatásban a hallgatói mérések kis létszámú csoportokban történő elvégzését. - Ez a gyakorlat a jelenlegi áramlástan oktatásban is megmaradt: 17 különféle mérőstand áll a hallgatók rendelkezésére. - ipari porleválasztás, az áramló gázok portartalmának mérése - Járrműáramlástan: autóbuszok körüli áramlás kutatása a szélcsatornaméréstechnikára alapozva, - korszerű talajszimuláció (=futószalag)! 8

9 Dr. Lajos Tamás professor emeritus gépészmérnök, egyetemi tanár okl. gépészmérnök, GPK, BME / / egyetemi tanár: tanszékvezető: Kutatási területek: - keresztáramú ventilátorok - légfüggönyök elmélete - mintavételezéses porkoncentráció mérés - zsákos porszűrők - járműáramlástan (autóbusz körüli, mozgó talaj szélcsatorna szimulációja, légellenállás csökkentés - szélcsatorna méréstechnika: épületaerodinamika - szennyeződések légköri terjedésének kísérleti vizsgálata Tanszékvezetése alatt honosodott meg az áramlások numerikus szimulációja (CFD: Computational Fluid Dynamics) a Tanszéken. 2. kiadás kiadás 2004 CD melléklettel 4. kiadás 2008 ISBN ingyenes DVD melléklettel 1. kiadás kiadás 2015 (kismértékben átdolgozott és kibővített kiadás) ISBN ingyenes DVD melléklettel Por leválasztása gázokból egyetemi előadásjegyzet Dr. Vad János egyetemi tanár, MTA doktora tanszékvezető (2009-) gépészmérnök, egyetemi tanár Dr. habil. (habilitált doktor: 2013) D.Sc. (MTA doktora: 2013) Ph.D. fokozat: 1997 okl. gépészmérnök (MSc), GPK, BME /1993/ CD ROM (2008) Kutatási területek: - áramlástechnikai gépek: aerodinamika / -akusztika - áramlástechnikai gépek: 3D áramlás vizsgálata - áramlástechnikai gépek és rendszerek tervezése, üzemeltetése, üzemviteli javítása - korszerű áramlásmérés - lézer-optikai áramlásmérés - elektropneumatikus szabályozott teljesítményátviteli rendszerek modellezése, szimulációja, mérése, AMESim BME Kultúrhét 9

10 Tanszéki bemutatkozás KIS TANSZÉK JÓ HANGULAT 1 egyetemi tanár, 1 prof.emeritus., 2docens, 7adjunktus, 1 tanársegéd, 1 tud.segédmunkatárs, 2 tanszéki mérnök, 6 Ph.D.hallgató, 2 gazd. admin, 1 műhely Multiphase Flow Modelling OKTATÁS: minden szinten: BSc, MSc, PhD, szakképzés, Áramlástan /BSc, MSc/ (17), Áramlástan /egyéb/ (20), évenként ~1600 hallgató, 22 féle tantárgyban hallgatói mérések Nemzetközi kapcsolatok: A, B, D, I, F, UK, USA: Von Kármán Institute for Fluid Dynamics, Uni - Cranfield, Rome, Karlsruhe, Drezda, Magdeburg, Graz, Siegen, Hannover K+F: kutatás & fejlesztési nyertes pályázatok 100MFt/év IPARI mérnöki szakértői tevékenység: AUDI, MOL, GeneralElectric, Richter, Knorr-Bremse, FORD, SUZUKI, Dunaferr, Visteon, WILO, T-Mobile, Paks, Nokia, DaimlerAG, Siemens, EGI, Cascade Eng., stb. MÉRÉSTECHNIKA: korszerű méréstechnika (5 szélcsatorna, 2D Lézer Doppler Anemométer, hődrót-szondák, nyomás és sebesség mérése, számítógépes mérés és jelfeldolgozás) Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium (6 szélcsatorna) SZÁMÍTÓGÉPES SZIMULÁCIÓ: numerikus áramlástan = CFD Computational Fluid Dynamics szoftverek: ANSYS-Fluent, OpenFoam, Miskam, AmeSim, SoundPlan CFD laboratórium: hallgatói számítógépes laborok (12 fős gépterem + cluster) Experimental Investigation on Drag Coefficient of Spheres Tanszéki bemutatkozás KIS TANSZÉK JÓ HANGULAT 10

11 Tanszéki bemutatkozás KIS TANSZÉK JÓ HANGULAT IMPACT FACTOR BAND CROCKY-YOKIE BAND MIVEL FOGLALKOZIK AZ ÁRAMLÁSTAN? Áramlástan = Folyadékok mechanikája Fluid Mechanics (Fluid Dynamics) Strömungslehre (Fluidmechanik) folyadék = fluidum = közeg (cseppfolyós + légnemű) Folyadékok tulajdonságai, mozgásának leírása Kiindulás: mechanikai analógia alapján (szilárdságtan, statika, kinematika, dinamika) Nincs praktikusabb egy jó elméletnél (Ludwig Boltzmann) valamint elmélet nélkül némán hallgatnak a tények... 11

12 ÁRAMLÁSTAN /FLUID DYNAMICS/ Nincs praktikusabb egy jó elméletnél Ludwig Boltzmann valamint elmélet nélkül némán hallgatnak a tények... Bp Raiffeisen tornyok egyedi magasház statika és szennyezőanyag-terjedés Bp József Nádor tér mélygarázs szellőző kivezetések optimalizálása Dunaújváros: M6 Duna-híd Hídra ható szélterhelés dinamikai vizsgálata 12

13 DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem 13

14 Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium 14

15 DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium 15

16 DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK Budapest University of Technology and Economics Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium Aerodinamikai Intézet ( AE épület) szélcsatornák építése Vízszintes, recirkulációs légáramú, nyitott mérőterű Göttingen-típusú szélcsatorna 16

17 ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK BME Ae épület H-1111 Budapest Bertalan L. u ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK BME Ae épület H-1111 Budapest Bertalan L. u

18 Göttingen típusú, recirkulácós, nyitott mérőterű vízszintes áram szélcsatorna Göttingen típusú, recirkulácós, nyitott mérőterű vízszintes áram szélcsatorna 18

19 DEPARTMENT OF FLUID MECHANICS Budapest University of Technology and Economics INDUSTRIAL VEHICLE AERODYNAMICS s ß 1970 s ß 1960 s ß 1940 s ß Institute of Aerodynamics in s ß 1990 s ß 1985 ß ß 2014 ß 2013 ß 2011 ß 2010 ß

20 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2007 nyitott labor minden évben egy szeptember végi péntek (18h-éjfélig) Csáji Attila fényművész bemutatója Játék a fénnyel a szélcsatornában Baditz Gyula szobrász Paracelsus rózsái (jobb alsó kép) KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2008 GPK hallgató (Kneifel Csilla) saját motorján onleány ellenálláserő és teljesítmény mérése 20

21 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2009 műlesikló, síugró KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2010 Magyar Bobcsapat: bob és szánkó szélcsatorna bemutató 21

22 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2010 Magyar Bobcsapat: bob és szánkó szélcsatorna bemutató Gyulai Márton konferál Vizualizáció különböző testhelyzetekben Concorde modell az NPL szélcsatornában Szabadsugár vizualizáció lézersíkkal KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2011 Főműsorszám: versenykerékpáros: dr. Harsányi Zsuzsanna triatlon, Ironman, Big Man világbajnok 2010, 2011) szélcsatorna bemutatója 22

23 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2011 Egyebek (minden évben): mini standok, viszkoelasztikus pancsoló, örvényágyú KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2012 Főműsorszám idén: gyorskorcsolyázó olimpikonok tesztelése MAGYAR ORSZÁGOS KORCSOLYA SZÖVETSÉG edző: Tarcali Attila DARÁZS Péter (1985) - kétszeres olimpikon Torino/ Vancouver, - -Európa-bajnoki ezüstérmes - -magyar bajnok LÓTH Dávid Manó (1986) magyar bajnok 23

24 2012-ből videó PZS Productions VIDEO KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2012 (gyorskorcsolya) TELJESÍTMÉNY [W] (statikus vizsgálat): P=Ps+Pe Ps = kb. 5-15% KORCSOLYA ÉLSÚRLÓDÁS veszteségteljesítmény az acél és a jég közötti vízzel nedvesített kapcsolatban a súrlódási erő a test súlyának csak 1,5%-a (v.ö. Autókerék aszfalton szárazon: 30%) Tömeg Súly m[%] egyenes m[%] kanyar Súrl.erő Fs[N] V[km/h] Telj. Ps[W] Telj. Pe[W] Össz: P[W] 60kg 600N km/h ~ 740 W 70kg 700N km/h ~ 750 W 80kg 800N km/h ~ 760 W Pe = kb % TEST LÉGELLENÁLLÁSA Fe [N] ellenálláserő = ce r/2 v 2 A vet ce [N] ellenállástényező(~ ) Avet [m 2 ] test vetület keresztmetszet (poz. függő). ( m 2 ) v [m/s] mozgási sebesség (világcsúcstartó átlagsebessége kb. 50km/h r [kg/m 3 ] levegő sűrűsége (1.2kg/m 3 ) P [W] teljesítmény (P=F v) 24

25 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2012 (gyorskorcsolya) 2014 téli olimpia (gyorskorcsolya) KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2013 Főműsorszám: BME Formula Racing Team versenyautó online c D mérés 25

26 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2013 (erőmérő platform) KUTATÓK ÉJSZAKÁJA

27 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2013 DRS: drag reduction system tervezés: Eredmény: Hungaroring-en -1,5s köridő! KUTATÓK ÉJSZAKÁJA 2013 BME Formula Racing Team autó mérés 27

28 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA h-24h Dr. Szente Viktor kollégánk saját motorjával online aerodinamikai ellenálláserő és veszteség-teljesítmény mérése, + vizualizáció KUTATÓK ÉJSZAKÁJA h-24h Dr. Szente Viktor kollégánk saját motorjával online aerodinamikai ellenálláserő és veszteség-teljesítmény mérése, + vizualizáció 28

29 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsorszám: Shell ECO Marathon PROJEKT GSZK SHARK TEAM (BME) online szélcsatorna mérés KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsorszám: Shell ECO Marathon PROJEKT GSZK SHARK TEAM (BME) online szélcsatorna mérés PÁLYA ÁRAMVONAL NYOMVONAL 29

30 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA h-24h BME GSZK Shark Team online aerodinamikai ellenálláserő és veszteség-teljesítmény mérése, + vizualizáció FULL BURKOLAT MÉRT VÁLTOZATOK NYITOTT KERÉKHÁZ ÉS UTASTÉRFEDÉL +KEZEK FELTARTVA RESEARCHER S NIGHT 2015 WIND TUNNEL TESTING of racing car BME GSZK SHARK TEAM (for SHELL Eco-Marathon) 30

31 RESEARCHER S NIGHT h-24h BME GSZK Shark Team racing car online measurement of aerodynamic force (only drag) Aerodynamic power flow visulization MEASURED CONFIGURATIONS CAR BODY WITH FULL COVERING OPEN WHEEL HOUSE & DRIVER S ROOF HANDS UP KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsor: REPÜLŐGÉP SZÁRNYSZEGMENS VIZUALIZÁCIÓ Szárnyrácsra ható felhajtóerő demonstráció Miért repül a repülő? 31

32 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsor: REPÜLŐGÉP SZÁRNYSZEGMENS VIZUALIZÁCIÓ Szárnyrácsra ható felhajtóerő demonstráció Miért repül a repülő? KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsor: REPÜLŐGÉP SZÁRNYSZEGMENS VIZUALIZÁCIÓ Szárnyrácsra ható felhajtóerő demonstráció Miért repül a repülő? 32

33 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsor: REPÜLŐGÉP SZÁRNYSZEGMENS VIZUALIZÁCIÓ Szárnyrácsra ható felhajtóerő demonstráció Miért repül a repülő? KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsor: REPÜLŐGÉP SZÁRNYSZEGMENS VIZUALIZÁCIÓ Szárnyrácsra ható felhajtóerő demonstráció Miért repül a repülő? 33

34 KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsor: REPÜLŐGÉP SZÁRNYSZEGMENS VIZUALIZÁCIÓ Szárnyrácsra ható felhajtóerő demonstráció Miért repül a repülő? KUTATÓK ÉJSZAKÁJA szeptember utolsó péntek este 18h- 24h Főműsorszám: MEGLEPETÉS!?! 34

35 Szélcsatornánk mérőtere Szélcsatornánk mérőtere 35

36 Szélcsatornánk mérőtere Szélcsatornánk mérőtere 36

37 Szélcsatornánk mérőtere Szélcsatornánk mérőtere 37

38 Szélcsatornánk mérőtere Szélcsatornánk mérőtere 38

39 Szélcsatornánk mérőtere Szélcsatornánk mérőtere 39

40 Szélcsatornák máshol. google szöveges / kép keresés: eredménye:.. wind tunnel : ~ 7 millió találat találat (0,38 másodperc) szélcsatorna : ~ 25 ezer találat Szélcsatornák máshol. google kép keresés: eredménye:.. wind tunnel : Nagyjából találat (0,24 másodperc) találat (0,38 másodperc) szélcsatorna : Nagyjából találat (0,15 másodperc) 40

41 Szélcsatornák máshol. google kép keresés: eredménye:.. wind tunnel : Nagyjából találat (0,38 másodperc) találat (0,38 másodperc) szélcsatorna : Nagyjából találat (0,47 másodperc) szélcsatornák építése Függőleges légáramú, recirkulációs, nyitott mérőterű Göttingen típusú szélcsatorna 41

42 NYITOTT MÉRŐTÉR anno ZÁRT MÉRŐTÉR anno

43 anno anno

44 anno anno

45 anno ~1941 WM 23 EZÜST NYÍL WM 23 EZÜST NYÍL

46 Német hadiipari megrendelések.a Luftwaffe személyes felügyeletével 2. világháborús rakétafejlesztések (V1-V2) (fotók nincsenek) anno <1945 A háború végén viszont bombatalálatot is kapott a szélcsatorna külső épületszárnya A háború végén viszont bombatalálatot is kapott a szélcsatorna külső épületszárnya 46

47 A háború után szovjet hadiipari megrendelések... lettek volna, de a tanszékvezető inkább letagadta, hogy értenének bármiféle ilyen bonyolult áramlástani kérdéshez. ami a mai tankönyv 12. fejezete J Így a Tanszék átállt ipari ventilátor fejlesztésre (bányaipar, erőművi ventilátorok, nehézipar, épületgépészet, stb.) anno 1945 után Minden hallgatói mérés során valamilyen ventilátorral áramoltatunk levegőt. DE HALLGATÓ NEM LÉPHET BE A LABORBA, HA NEM VETTE TUDOMÁSUL A MUNKA- ÉS TŰZVÉDELMI ÚTMUTATÓBAN ELHANGZOTTAKAT!* *Különben a Tanszék nem vállalhat felelősséget egy esetleges balesetért! Járműáramlástan (jármű aerodinamikai vizsgálatok, 1960-as évek) Dr. Preszler László 47

48 Járműáramlástan (jármű aerodinamikai vizsgálatok, 1980-as évek) Járműáramlástan Az 1980-as években még egyedülálló volt a járműhöz képest mozgó úttestet szimuláló futószalag-rendszerünk. (ld. relatív koordinátarendszer!) Csak az Imperial College / London/ HONDA Wind Tunnel rendelkezett ilyennel Európában rajtunk kívül. PORSCHE A.G., ( ) A PORSCHE kép illusztráció, NINCS SAJÁT KÉP, mert ezek titkos ipari projektek. J Különösen autógyártásban. FORD 48

49 Járműáramlástan (Tasi János formatervező hallgató, 1990-es évek) Járműáramlástan modellépítés, szélcsatorna tesztek (Tasi János formatervező hallgató, 1990-es évek) 49

50 Járműáramlástan szélcsatorna tesztek nyomáseloszlás mérés (Tasi János formatervező hallgató, 1990-es évek) VARGA LÁSZLÓ szakmai gyakorlatból TDK első helyezés (2012), a végleges formatervből nemzetközi siker a modern Jaguar E-Type koncepcióval. Varga László, a Gépészmérnöki Karon frissen diplomázott Ipari termék- és formatervező mérnök sosem tanult járműtervezést, de az 1961-ben elkészült, azóta is az egyik legszebb autónak tartott Jaguar E-type tervezőjének, Malcolm Sayernek unokája szerint ez az eddigi legszebb E-Type újragondolás. Az alkotó a Gépés Terméktervezés Tanszék modellkészítő műhelyében kezdte el építeni az autó 1:5 méretarányú agyagmodelljét, melynek létrejöttét a Varinex Zrt. és a Formula University Közhasznú Egyesület is támogatja. 50

51 Járműáramlástan szélcsatorna tesztek formatervezés itt és ott Járműáramlástan Wartburg / Trabant (NDK) Karl Clauss Dietel / Lutz Rudolph

52 Vízszintes, nyitott mérőterű szélcsatorna Behind the scenes HAMU ÉS GYÉMÁNT (2003) Ember és levegő fotósorozat Gádorfalvi Luca szörfbajnok mint modell 52

53 Forgóasztal modell terepasztalhoz (szélirány beállítása) Bp: Raiffeisen tornyok szélterhelésének mérése Bp: Papp László SportAréna szélterhelésének mérése Bp Papp László Sportaréna szélterhelésének szélcsatorna vizsgálata Measurement Points TOP Front: OPEN Z 53 Budapest Arena - WIND 104 DIRECTIONS LEFT 060 REA R mode l width, x [ mm] TOP Y e or igin FRONT 1617 X 84 RIGHT Y mo del l e ngt h, y [mm] Z X d Z b Y X m odel width, x [m m] Positi on of t heori GINof the coordinat es ystem is in thecent erline, at the dist ance of 302 mm from the model FRONT edge. ORIGIN (x,y,z) = (0,0,0) a, b, c, d, e, f: Internal Measurement Points M easurement Points f g h a c model leng th, y [mm] g, h: Internal Measurement Points / FRONT OPEN / MÉRÉS SZÁMÍTÁS 53

54 Numerikus szimuláció /CFD/ Bp Papp László Sportaréna - belső klíma Numerikus szimuláció /CFD/ Budapest Papp László Sportaréna színpadtűz havária 54

55 Budapest: Ganz Ipartelep - Millenáris Park Moszkva tér, Széna tér, MAMMUT I-II, előtte utána Bp: Millenniumi Városközpont 55

56 Szabadtéri sátorszerkezetek szélterhelésének szélcsatorna vizsgálata Jégstadion (Németország) Üzletközpont (Dubai) Jégstadion (Németország) Bild 6. Druckbeiwerte an äusserer Oberfläche ( Cpa [-] ) Windrichtung 0 1:300 0 SPANDOME Center (USA) szabadtéri színpad sátorszerkezetére ható szélerő 56

57 Steetley Building (UK) üzemcsarnokra ható szélterhelés (2008) IKARUS buszok hátfal sárosodás-vizsgálata CFD Numerikus szimuláció SZÉLCSATORNA MÉRÉS 1980-as évek

58 Numerikus szimuláció: autóbusz hátfalsárosodás, nyomáseloszlás Cp Nyomáseloszlás a hátfal szim metriasíkjában buszhatfal1-0.6 Mért értékek ív koordináták Cp Nyomaseloszlas a buszhomlokfal a szimm etr iasík jában Ívkoordináták M ért értékek Buszhomlokfal1 Áramlás a forgó kerék házában, jármű és talaj között (CFD és szélcsatrona vizsgálatok: szabványos Ahmed testen) Addition of wheelhouses and rotating wheels to a car body Increase in drag and lift coefficient 58

59 Áramlás a forgó kerék házában, jármű és talaj között (CFD és szélcsatrona vizsgálatok: szabványos Ahmed testen) Áramlás a forgó kerék házában, jármű és talaj között (CFD és szélcsatrona vizsgálatok: szabványos Ahmed testen) 59

60 Ellenállástényező (+/-) változások: Numerikus szimuláció: áramlás egyedülálló forgó kerék körül álló kerék 60

61 Sportautó (forgó kerékkel) numerikus szimuláció: open source CFD code (OpenFoam) by CFDSupport.com SZÉLTURBINA numerikus szimuláció: open source CFD code (OpenFoam) by CFDSupport.com 61

62 SZÉLTURBINA max. hasznos teljesítmény P max =? 7. fejezet Impulzustétel és alkalmazásai [J speciális alkalmazás a lapátcsúcs körüli áramlási tér láthatóvá tétele füsttel J] Windmill Fire Live Video Palladam Tamilnadu / INDIA 2016 ÆD 50m; v szél 30m/s = 108km/h; N 2 ford/sec; v ker,lapátcsúcs 314m/s =1130km/h 62

63 Járműáramlástan nem csak szélcsatorna létezik! Szélcsatornáink vízszintes szélcsatorna függőleges szélcsatorna ABL Határréteg szélcsatorna NPL típusú szélcsatorna Típus Vízszintes, recirk. göttingeni Függőleges, recirk. göttingeni Határréteg National Physical Laboratory Mérőtér nyitott nyitott zárt zárt Hossz, L 5,7 m Szélcsatornák fő paraméterei 1,4 m 2,0 m (0.8m) 2m szélesség, W 2,6 m 1,4 m 2,2 m 0,5m Magasság, H 2,6 m 2,5 m 1,6 m 0,5m max. seb., v ~60 m/s ~215 km/h ~ 35 m/s ~125 m/s ~22 m/s ~80 km/h ~16m/s ~58km/h max. turb. int. 0,3 % 0,3 % 0,5 % 1 % 63

64 BSc hallgatói mérés (pl. M4) NPL (National Physical Laboratory) típusú szélcsatorna + futószalag tervekkel Legújabb nyomóüzemű kis szélcsatornáink Feketerigó 1. & 2. szélcsatornák TERVEZTE: Áramlástan Szakosztály 64

65 ABL (atmospheric boundary layer) szélcsatorna Szélcsatornák fő paraméterei ÚJ AÁL LABOR TERVEK.. Szélcsatornák fő paraméterei 65

66 Szélcsatornák fő paraméterei ha már járműáramlástan 66

67 aerodinamika / design / marketing Aerodinamikai tervező mérnököt megkéri a főnök 86-ban: -Tervezz egy minél kisebb áramlási ellenállástényezőjű, de utcai használatra is alkalmas versenyautó karosszériát! A mérnök és a designer összeül, és áramlástani megfontolások, márka- és stílusjegyek figyelembevételével megtervezik az autó minden paraméterét. Elkészült az új BMW E30 M3. aerodinamika / design / marketing Akkor jön a marketinges és megkéri a fotóst, hogy szélcsatorna mérés ide vagy oda, de a prospektusba azért ennél még áramvonalasabbnak tűnő képet szeretne! A fotó elkészül.. de a prospektusba ez kerül.. Ugye a jobb felső kép egy kis csalás, mert a vízszint átállításával szemre áramvonalasabbá tették az autót ültetés (ld. Jobb alsó kép) nélkül. Vízszint! 67

68 aerodinamika / design / marketing Vagy jobb esetben a marketinges egy megfelelő áramlástani képzettségű művészt kér meg erre.j aerodinamika / design / marketing.vagy rosszabb esetben egy másikat, akit valószínűleg a streamlining nem érdekelt annyira.j Kell egy bizonyos kitartás ehhez (!? sec/m 2 ) 68

69 aerodinamika + design + Newton-féle viszkozitási törvény (t) áramlás láthatóvá tétele: a test felületére ecsettel felvitt titánoxid por pertóleumos oldata áramlás láthatóvá tétele: otthon = koszos autóval esőben sztráda után ) Valójában a t 0 fali csúsztatófeszültség eloszlás bemutatására szolgál. (ld. jobb oldali képek) aerodinamika / design / marketing.viszont talán van olyan Önök közül, akit érdekelnek majd a részletek is. v 2 1 p = R r n vízszint! 69

70 v 2 1 p = R r n lokális hűtőnyílások elhelyezése lokális hűtőnyílások elhelyezése? 70

71 Ipari termék- és formatervezéshez kell-e áramlástani tudás? Evolution of the BMW kidney Evolution of the 5-er 100 years of cars Evolution of the 911 Ipari termék- és formatervezéshez kell-e áramlástani tudás? FORD C.307 személyautó vezetőoldali légbefúvóinak vizsgálata az áramlás láthatóvá tételével Fénysíkos láthatóvátétel Lézersíkos láthatóvátétel 71

72 Ipari termék- és formatervezéshez kell-e áramlástani tudás? Lézersíkos láthatóvátétel FORD C.307 személyautó vezetőoldali légbefúvóinak vizsgálata az áramlás láthatóvá tételével Ipari termék- és formatervezéshez kell-e áramlástani tudás? Lézersíkos láthatóvátétel FORD C.307 személyautó vezetőoldali légbefúvóinak vizsgálata áramlás láthatóvátételével 72

73 Forgógépek kutatás & fejlesztése lézer LDA optika ablakok fotomultiplier fojtólap szögjeladó ventilátor x - y mozgatószerkezet x légbeszívás y cseppgenerátor beszívó tölcsér (axiális ventilátorok) Lézer Doppler mérés Numerikus szimuláció CFD számítás R R P P A 0.1 u c O C U CF H PV q [deg] A O 0.1u C CF c H U PV S ST T W V q [deg] S ST T P W P Belsőégésű motor kipufogó-rendszerének numerikus vizsgálata: katalizátorra való rááramlás áramlástani optimalizációja 73

74 Numerikus szimuláció (CFD) egy radiális szivattyúban: nyomáseloszlás Gépjármű üzemanyag-szivattyújának numerikus szimulációja 74

75 Gőzturbina-lapát körüli áramlás numerikus számítása (SIEMENS) rögzített koordináta rendszer forgó koordináta rendszer Szélforgók mérése szélcsatornában pontonhíd a Dunán (SuperGroup akció ) 75

76 Magyar Állami Operaház szellőzéstechnikai vizsgálata /áramvonalak és hőmérséklet-eloszlás a nézőtéren/ különös tekintettel a zenekari árokra Dr. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai (2015) tankönyv DVD mellékletéből videók. 76

77 Dr. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai (2015) tankönyv DVD mellékletéből videók. Dr. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai (2015) tankönyv DVD mellékletéből videók. 77

78 Dr. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai (2015) tankönyv DVD mellékletéből videók. hétköznapi áramlástani jelenségek magyarázata. 78

79 Áramlástani jelenségek magyarázata. Vitorlás kiel körüli áramlás (indukált örvény) elszeletelése lézersíkkal 79

80 Conference on Modelling Fluid Flow 2006 Flow Visualisation Gallery ENTRY Nr. 07 Warhol s Spiral Staircase by J.M. SUDA Department of Fluid Mechanics / BME eredeti fotó: HOGYAN KÉSZÜLT pl. a tanszéki logó? iker-szabadsugár szélcsatornában: nyíróréteg-áramlás láthatóvá tétele lézersíkkal Áramlástan Tanszék 80

81 HOGYAN KÉSZÜLT pl. a tanszéki logó? iker-szabadsugár szélcsatornában: nyíróréteg-áramlás láthatóvá tétele lézersíkkal lassú áramlások láthatóvá tétele Áramlástan Tanszék láthatóvá tételi vizsgálatok Járműáramlástan c. választható MSc tárgyakban (Gépészmérnök MSc / Áramlástechnika spec. + MSc Mech Eng Mod / Fluid Mech spec.) 81

82 ÁRAMLÁSTAN tantárgy tematikája Miről lesz szó a félév során? áramlástan= folyadékok mechanikája (Fluid Mechanics / Fluid Dynamics, Fluidmechanik / Strömungslehre) közeg = folyadék (folyékony v. gáz halmazállapotú közegek, legtöbbször víz v. levegő) valós és ideális közegek tulajdonságai álló és mozgó folyadékok leírása 1, 2, 3 dimenzió kezelése, t [s] időben változó (instacioner) folyamatok koordináta rendszer: (x,y,z) ill. (r,j); abszolút / relatív rendszerből való megfigyelés műveletek fizikai mennyiségekkel, egyenletek kezelése: általános (matematikai) alapok skalár (p, T, r) és vektor (v, g) mennyiségek megváltozása pl. (Dp, DT, Dr, Dv, ) folyadékmozgást leíró mozgásegyenletek (Euler-, Bernoulli-, Navier-Stokes-egyenlet) cél: térben (1-2-3 D) ill. időben állandó (stac.) ill. változó (instac.) jellemzők meghatározása, nyomás, -különbség : p(x,y,z,t); Dp (pl. jármű homlokfal, toronyház homlokzatok) sebességmegoszlás v (x,y,z, t), gyorsulás, impulzus (pl. alagútszellőzés, hófogórács) közegről a testre ható erő (szélturbina, szárny), testről a közegre ható erő (ventilátor) mérnöki mennyiségek: q v [m 3 /s] térfogatáram, q m [kg/s] tömegáram, testre ható ellenállás- és felhajtóerők: F e [N], F f [N]; M [Nm] nyomaték, P [W] teljesítmény stb. A TANTÁRGYHOZ KÖTELEZŐEN ELŐÍRT TANKÖNYV: Lajos Tamás: AZ ÁRAMLÁSTAN ALAPJAI ISBN legújabb, javított, bővített kiadás (2015) ingyenes DVD melléklettel de korábbi kiadások is jók: Lajos Tamás: AZ ÁRAMLÁSTAN ALAPJAI ISBN legújabb, javított, bővített kiadás (2008) ingyenes DVD melléklettel Hallgatóknak ~ 4900 Ft ( BME jegyzetbolt ) 82

83 + ÁRAMLÁSTANHOZ JAVASOLT SZAKIRODALOM Legújabb kiadás (2015) TANKÖNYV KÜLÖNBÖZŐ KORÁBBI KIADÁSAI +DVD MELLÉKLET RÉGEBBI PÉLDATÁR ÉS MÉRÉSI SEGÉDLET Lajos Tamás: AZ ÁRAMLÁSTAN ALAPJAI Tartalomjegyzék: 1. Folyadékok sajátosságai, fizikai mennyiségek és leírásuk 2. Kinematika és a folytonosság tétele 3. Az Euler-egyenlet és a Bernoulli-egyenlet 4. Alkalmazások 5. Örvénytételek (csak 5kp-os BSc tárgyhoz kötelező) 6. Áramlástani mérések 7. Az impulzustétel és alkalmazásai 8. A súrlódásos közegek áramlása 9. Határrétegek 10. Hidraulika 11. Az áramlásba helyezett testekre ható erő 12. Összenyomható közegek áramlása, gázdinamika, akusztika (csak 5kp-os BSc tárgy hoz kötelező) 83

84 Lajos Tamás: AZ ÁRAMLÁSTAN ALAPJAI 2010 évi előadások a BME videótárban az 5kp-os gépész/energetikus BSc képzés hallgatóinak. Áramlástan Tanszék Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium Áramlástan Szakosztály OHV + MARK MY PROFESSOR & MARK MY STUDENTs J

85 + Olvassanak figyelmesen híreket! Próbálják az áramlástani vonatkozású információkat a tanultak alapján értékelni! + Olvassanak figyelmesen híreket! 2012/09/14 85

86 + Olvassanak figyelmesen híreket! /09/12 + Olvassanak figyelmesen híreket!

87 + Olvassanak figyelmesen híreket! 2006 Olvassanak figyelmesen híreket!

88 Olvassanak figyelmesen híreket! 2012 Olvassanak figyelmesen híreket!

89 Olvassanak figyelmesen híreket! Monday, July 6, :45 Do Tour de France Cyclists Get Unfair Boosts from Support Cars? New model suggests trailing cars could give big aerodynamic advantages Olvassanak figyelmesen híreket! Monday, July 6, :45 Aerodynamics of bicycling 89

90 Olvassanak figyelmesen híreket! 2015 Olvassanak figyelmesen híreket!

91 Olvassanak figyelmesen híreket! 2016 Thermal Cameras Will Look for "Mechanical Doping" Cheaters at the Tour de France It's the latest weapon in the fight against "mechanical doping. + ÁRAMLÁSTANI JAVASOLT ANGOL NYELVŰ SZAKIRODALOM 91

92 + JÁRMŰÁRAMLÁSTANI JAVASOLT SZAKIRODALOM (angol, német) + VEHICLE DESIGN JAVASOLT SZAKIRODALOM 92

93 2017 február 2017 június Köszönöm a figyelmet! 93