Önálló feladat (BSc), Projektfeladat (MSc), Szakdolgozat (BSc), Diplomaterv (MSc), Hemodinamika féléves feladat témák 2017/18 Őszi félév Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 2017. szeptember 14. Kedves Kollégák, az alábbi lista tartalmazza a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszékek által kiírt féléves feladatok, témák kiírásait. Minden feladat végén megtalálható, hogy milyen tárgyból, melyik képzésen ajánlottuk, de ettől természetesen adott esetben el is lehet térni. A feladat választásánál vegyék figyelembe, hogy: A gépész BSc Folyamattechnika szakirányának BMEGEVGAG06 kódú kurzusát a négy tanszék közösen írta ki, így az ezt a tárgyat felvett hallgatók a a tanszékek által kiírt összes kiírás közül válogathatnak. A tárgyon belül meghirdetett 4 kurzus közül, kérem, mindenki az válassza, amelyik tanszéken a feladatát választotta! (Ez fontos, a kiküldött üzenetek, prezentáció szervezése szempontjából.) 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 2017. szeptember 8-ig). A tárgy teljesítésének feltétele a félév végén 10 perces prezentáció tartása a féléves munkáról. A beszámolókat a pótlási héten, vagy a vizsgaidőszak elején fogjuk tartani. 1
A Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék feladatai között találhatók BSc szakdolgozat és MSc diplomaterv szintű feladatok is, ezt a feladatok végén jeleztük. A Tanszékünkön szakdolgozni, diplomatervezni kívánó hallgatóknak mindenképpen a HDR Tsz. által kiírt (BMEGEVG... kezdetű tárgykódú) tárgyat kell felvennie. Azokra is igaz ez, akik külsős konzulensük, témájuk mellé tanszéki témavezetőt választottak. A témaválasztás határideje a regisztrációs hét vége: 2017. szeptember 1., mivel az érdemi munkának már az első oktatási héten el kell kezdődnie. Idén itt gyűjtöttük össze a Hemodinamika tárgy hallgatói számára ajánlott angol nyelvű féléves feladatokat is, ezek a dokumentumban hátul külön is megtalálhatók. A tárgy keretén belül (2-3 fős csoportokban kell feladatot választani, dolgozni); a feladatválasztás határideje a 4. oktatási hét vége: 2017. szeptember 30. 2
Tartalomjegyzék Áramlástan Tanszék 7 Energetiakai Gépek és Rendszerek Tanszék 8 Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék 9 Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 10 Örvényszivattyú állapotfelmérése rezgésdiagnosztikai módszerekkel ELKELT...... 10 Akusztikusan gerjesztett gázbuborék gömbi stabilitásának vizsgálata............ 10 Optimális mérési pontok kijelölése városi vízhálózatokban.................. 10 Spektrál módszer alkalmazása az áramlástanban....................... 11 Nemnewtoni anyagok (szennyvizek) áramlásának numerikus vizsgálata egyenes csőben és csőidomokban ELKELT................................. 11 Szennyvíz eredetű közeg hidrodinamikus kavitáció okozta degradációjának kísérleti vizsgálata ELKELT..................................... 12 Nemnewtoni közeg áramlási veszteségeinek kísérleti meghatározása csőidomban ELKELT 12 Kajak körüli áramkép hullámzó vízfelszínen ELKELT................... 13 Vízi sporteszköz áramlástani fejlesztése ELKELT...................... 13 Csúsztató feszültség számításának bizonytalansága ELKELT............... 13 Kontrasztanyag áramlás numerikus vizsgálata......................... 13 Ponthegesztő gépek vízhűtésének felülvizsgálata........................ 14 Akusztikusan gerjesztett gőz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata...... 14 Hasáb körüli áramlás numerikus vizsgálata.......................... 14 Nagy teljesítményű numerikus számítástechnika alapjai................... 15 Rezgésmérő eszközök vizsgálata................................. 15 Tranziens gázáramlások vizsgálata különböző numerikus módszerekkel........... 16 Gázturbina és centrifugál kompresszor jelleggörbe gyakorlati alkalmazása......... 16 3
Vízműhálózatmodell paraméterhangolása mérési eredmények alapján ELKELT..... 16 Állítógyűrű hatása nyomáshatároló szelep karakterisztikájára................ 16 Forma 1-es hátsó szárny numerikus vizsgálata ELKELT.................. 17 Motion Trajectory Generation for Commercial Vehicles Considering Vehicle Combination Dimensions ELKELT.................................. 17 Forma 1-es első szárny CFD vizsgálata ELKELT...................... 17 Függőleges tengelyű szélturbina tervezése ELKELT.................... 17 Csőáramlás numerikus modellezése ipari kenőanyag közeg esetén ELKELT....... 18 Vízi erőmű koncepció analízise................................. 18 Vérnyomásmérés közben összeroppanó érfal kísérleti vizsgálat ELKELT......... 18 Vérnyomásmérést befolyásoló tényezők vizsgálata....................... 19 Szennyvíziszap reológiai méréseinek elemzése......................... 19 Kontrasztanyag áramlásának numerikus modellezése agyi aneurizmában.......... 19 Tartályfenék mozgatás hidraulikus rendszer segítségével ELKELT............ 20 Áramlástani jelenségek bemutatására alkalmas vízcsatorna tervezése numerikus és analitikus módszerek alkalmazásával.............................. 20 Nyíltfelszínű csatorna térfogatáramának meghatározása többféle mérési elv alkalmazásával 20 Laboratóriumi hallgatói mérések tervezése........................... 20 Folyadékhőmérséklet hatása szivattyú NPSH görbéjére ELKELT............. 21 Élhang módusainak numerikus kiszámítása.......................... 21 Humán artériás érfal anyagjellemzőinek meghatározása Determination of material parameters of a human arterial vascular wall......................... 21 Perifériás és centrális artériás vérnyomáshullámok alaktani elemzése Morphological analysis of a peripheral and a central blood pressure waveform............... 22 Perifériás és centrális artériás vérnyomáshullámok megváltozása stresszhelyzetben Change of central blood pressure morphology during cold pressor test............. 22 Nyomás és áramlás szimulációja a nyaki főverőér (arteria carotis) elágazásban CFD modeling of carotid bifurcation................................ 23 4
Véráramlás 3D modellezése hiperelasztikus artériás érszegmentumban 3D simulation of arterial blood flow using hyperelastic vessel model................... 23 Szemnyomás és vérnyomás összefüggés meghatározása Determination of relationship of eye pressure and blood pressure.............................. 24 Szintetikus artériás vérnyomásgörbe előállítása, kisszámú, szemantikai jelentéssel bíró paraméter segítségével Generating synthetic arterial blood pressure waveforms based on limited number of parameters with semantic meaning................ 24 Szemcsés anyagok szegregációjának laboratóriumi vizsgálata................. 25 HDR Tsz. - Hemodinamika feladatok 26 Simulation of arterial blood flow using viscoelastic vessel model............... 26 Uncertainties of time-averaged wall-normal related quantities due to surface model variations in realistic aneurysm simulation........................... 26 CFD study on coronary arteries with stenosis......................... 26 Parabolic to Womersley profile transformation in straight pipe study............ 26 Modelling the buckling of the brachial artery during BPM.................. 27 Determination of material parameters of a human arterial vascular wall.......... 27 Morphological analysis of a peripheral and a central blood pressure waveform....... 27 Change of central blood pressure morphology during cold pressor test........... 28 CFD modeling of carotid bifurcation.............................. 28 3D simulation of arterial blood flow using hyperelastic vessel model............. 28 Determination of relationship of eye pressure and blood pressure.............. 29 Generating synthetic arterial blood pressure waveforms based on limited number of parameters with semantic meaning.............................. 29 Department of Hydrodynamic Systems - Individual and final project topics 30 Experimental investigation of segregation of granular materials............... 30 Design of laboratory measurements for educational purposes - RESERVED........ 30 Static stability analysis of pressure relief valves........................ 30 Hydraulic Analysis of a Water Distribution System...................... 31 5
Parameter tuning of urban water distribution system..................... 31 Optimal pressure measurement layout on an urban water distribution system....... 31 Investigation of an airfoil.................................... 31 Measuring Affinity law on centrifugal pump.......................... 32 Investigation of non-newtonian fluid flow in shock absorber................. 32 Mathematical modelling of shock absorber.......................... 32 6
Áramlástan Tanszék Az Áramlástan tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon, a következő linkre kattintva: http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/neptun/feladatkiirasok/2017-2018-i/ 7
Energetiakai Gépek és Rendszerek Tanszék Az Energetikai Gépek és Rendszerek tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon, a következő linkre kattintva: http://www.energia.bme.hu/hallgatoi-feladat-temak 8
Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék 9
Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék Örvényszivattyú állapotfelmérése rezgésdiagnosztikai módszerekkel ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Bakos Gábor, AxFlow Kft. Ipari környezetben üzemelő örvényszivattyúk állapotfelmérésének és üzemfelügyeletének általánosan elterjedt eszköze a rezgésdiagnosztika. A jelölt feladata mérések elvégzése és kiértékelése egy, a Tanszék ipari partnerénél üzemelő örvényszivattyún úgy, hogy azon a szokásos hidraulikai jellemzőkön túl rezgésgyorsulást is mér. Utóbbi jelből elő kell állítania a rezgésgyorsulás-spektrumot, melyből le kell vonnia a megfelelő következtetéseket a szivattyú állapotára vonatkozóan. Bohár Dávid részére Szakdolgozat BSc Akusztikusan gerjesztett gázbuborék gömbi stabilitásának vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Klapcsik Kálmán (kklapcsik@hds.bme.hu) Ha egy folyadékot nagy intenzitású és frekvenciájú ultrahanggal sugárzunk be, akkor a folyadékban jó közelítéssel gömbszimmetrikus buborékok keletkeznek, melyek buborékfelhőt (akusztikus kavitáció) alkotnak. Az akusztikusan gerjesztett buborékok összeroppanása extrém körülményeket idézhet elő, ami számos ipari alkalmazásban hasznosítható: több ezer Kelvin hőmérséklet (szonokémia), kaotikus viselkedés/keveredés (élelmiszeripar), lökéshullám (polimer láncok tördelése). Iparai alkalmazhatóság szempontjából fontos kérdés, hogy az akusztikusan gerjesztett buborékok milyen paramétertartományon tekinthetők stabilnak. A stabilitás-vesztés egyik meghatározó oka a buborék gömb alakjának elvesztése. Ekkor a buborék felszínén a sorozatos összeroppanás hatására a felületi hullámok növekednek, ami a buborék szétesését eredményezi. A feladat során megismerkedünk a számításra alkalmas matematikai modellekkel, majd MATLAB-ba implementáljuk azokat. Cél a gömbi stabilitás határainak feltérképezése. Szükséges előismeretek: C++, Matlab 2 BSc és/vagy MSc hallgató részére Szakdolgozat BSc, Önálló feladat Optimális mérési pontok kijelölése városi vízhálózatokban Kapcsolattartó konzulens: Klapcsik Kálmán (kklapcsik@hds.bme.hu) Egy városi ivóvízhálózat megfelelő üzemeltetése érdekében elengedhetetlen a nyomásviszonyok minél pontosabb ismerete. Bár a szivattyú nyomócsonkokon jellemzően rendelkezésre állnak nyomásadatok, gyakran szükséges további mérőhelyek kijelölése is. A hálózat megfelelőm monitorozása érdekben úgy kell kialakítani ezeket a mérési pontokat és/vagy mérési körzeteket, hogy a hálózat üzemállapotáról a lehető legtöbb információt kapjuk. A mérési pontok kijelölése vagy állandó műszerezés kiépítése során, vagy időszakos, átmeneti mérés (pl. hibakeresés vagy hidraulikai modell kalibrálása) miatt merül fel. A mérőműszereket a józan ész határain belül gyakorlatilag tetszőleges helyre telepítjük. A nehézséget az okozza, hogy korlátozott számú műszer áll rendelkezésre, 10
viszont a potenciális mérőhelyek száma több száz vagy ezer. A feladat során különböző stratégiákat dolgozunk ki a probléma megoldására. Az eljárások alkalmazhatóságát valós méretű városi vízhálózatokon teszteljük. Szükséges előismeretek: Matlab 2 BSc hallgató részére Szakdolgozat BSc, Önálló feladat Spektrál módszer alkalmazása az áramlástanban Kapcsolattartó konzulens: Klapcsik Kálmán (kklapcsik@hds.bme.hu) Az áramlástani jelenségek leírására és megértésére gyakran parciális differenciálegyenletet vagy egyenletrendszert kell megoldanunk. Ezeknek az egyenleteknek a legtöbb esetben nem létezik analitikus megoldása, ezért valamilyen numerikus módszert kell használnunk. A numerikus megoldásnak a lényege, hogy az ismeretlen megoldást csak bizonyos pontokban (térbeli és időbeli hálón) határozzuk meg, így a folytonos megoldás függvényét egy pontsorozattal közelítjük. A legtöbb, kereskedelemben kapható és/vagy nyílt forráskódú szoftverek (ANSYS CFX, ANSYS Fluent, Open- FOAM) a térbeli közelítésre valamilyen alacsonyrendű módszert használ, például, három egymás mellett elhelyezkedő pontra illesztett másodrendű parabolával közelíti a folytonos megoldást. Az alacsony rend használata miatt a térbeli felosztásnak nagyon finomnak kell lennie, hogy a numerikus hibát megfelelően alacsony szinten tartsuk. Ezért ez a megközelítés nagyon erőforrás igényes. Ez a probléma a magasabb rendű közelítést használó megoldókkal, mint például spektrál módszer kiküszöbölhető. Ezek a módszerek a térbeli közelítést sok nagyságrenddel hatékonyabban oldják meg, mint a klasszikus, alacsonyrendű módszerek. Ez teszi lehetővé, hogy a turbulencia kutatásban gyakorlatilag ez az egyedüliként alkalmazott numerikus eljárás. A feladat során különböző áramlástani problémákon keresztül megismerkedünk ennek a rohamosan tejredő és fejlődő módszernek a lelkivilágával. Szükséges előismeretek: Matlab 2 BSc hallgató részére Szakdolgozat BSc, Önálló feladat Nemnewtoni anyagok (szennyvizek) áramlásának numerikus vizsgálata egyenes csőben és csőidomokban ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Dr. Csizmadia Péter (pcsizmadia@hds.bme.hu) Az ipari gyakorlat során (erőműipar, élelmiszeripar) gyakran találkozhatunk nemnewtoni reológiájú anyagokkal, amelyeket szállítani kell a különböző technológiai lépésekben. Ezen anyagok szivattyúzási veszteségei különösen függnek a reológiai és áramlástani tulajdonságoktól. A félévi feladat során a hallgató elsőként rövid irodalomkutatást végez szennyvíz közegek reológiai tulajdonságaira vonatkozóan, majd numerikus módszerrel, ANSYS CFX környezetben vizsgálja a közegek veszteségtényezőit egyenes csőben és csőidomokban. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX 11
Bibok Máté Szakdolgozat BSc Szennyvíz eredetű közeg hidrodinamikus kavitáció okozta degradációjának kísérleti vizsgálata ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Dr. Csizmadia Péter (pcsizmadia@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Till Sára Századunk egyik legfontosabb feladata a tiszta ivóvíz biztosítása minél több háztartás számára. Ehhez szükséges a nyers ivóvíz, illetve az ipari, valamint a kommunális eredetű szennyvíz károsanyagtartalmának csökkentése, adott határérték alatt tartása. Erre léteznek már bevált, hagyományosnak mondható megoldások (pl. klórozás, UV fertőtlenítés, stb.), amelyek mellett az elmúlt néhány évben megjelent a kavitációs víztisztítási technológia is; jóllehet mindez még főként gyerekcipőben jár, kisminta kísérleteket jelent. A Tanszéken hosszú hagyománya van viszont a kavitációs alapkutatásnak, mind elméleti, mind kísérleti oldalról. A laboratóriumunkban továbbá rendelkezésre áll egy kavitációs csatorna is, amelynek mérőterében könnyedén idézhető elő a kavitációs állapot. A munka során a hallgató az általa feldolgozott irodalmi források alapján kiválaszt egy olyan kontrasztanyagot, amelynek degradációját vizsgálni fogja; figyelembe véve mindennek mérhetőségét, számszerűsíthetőségét. Vizsgálja a mérőtér geometriai kialakítását, és annak hatását a degradációra. A félév végén a munkáját egy prezentáció keretében mutatja be. Szükséges előismeretek: - Nagy Dániel (BSc hallgató) Önálló feladat Nemnewtoni közeg áramlási veszteségeinek kísérleti meghatározása csőidomban ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Dr. Csizmadia Péter (pcsizmadia@hds.bme.hu) Az ipari gyakorlat során (erőműipar, gyógyszeripar, szennyvízkezelés, stb.) gyakran találkozhatunk nemnewtoni reológiájú anyagokkal, amelyeket szállítani kell a különböző technológiai lépésekben. Ezen anyagok szivattyúzási veszteségei különösen függnek a reológiai és áramlástani tulajdonságoktól. A félévi feladat során a hallgató elsőként rövid irodalomkutatást végez nemnewtoni közegek reológiai tulajdonságaira vonatkozóan. Majd laboratóriumi mérőrendszert tervez, amely magában foglalja a szivattyút, a csőidomokat, a nyomás- és térfogatárammérőket, valamint a rendszer egyéb elemeit. Megfelelő nemnewtoni közeget választ, meghatározza annak reológiai paramétereit. Ezt követően próbaméréseket végez, majd a tapasztalatok levonása és azok kijavítása után meghatározza az idomok veszteségtényezőit. Szükséges előismeretek: - Deli Kristóf részére Szakdolgozat BSc 12
Kajak körüli áramkép hullámzó vízfelszínen ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu) Hajók, hidak, egyéb vízbe merülő gépek és szerkezetek tervezése során részben a kisminta kísérletek számát csökkentendő egyre gyakrabban alkalmaznak számítógépes numerikus modelleket is. A hallgató feladata egy ilyen modell elkészítése egy kajakról úgy, hogy a hajót hullámzás is éri. A feladatot szabadon hozzáférhető szoftverekkel kell megoldani. Szükséges előismeretek: A munka megkezdéséhez az áramlástani numerikus modellezés elméleti alapjainak ismerete szükséges. A félév során a hallgatónak programozási és Linux-kezelési alapokat kell elsajátítania, ezek ismerete előny, de nem szükséges. 1 BSc hallgató részére, Koncsár Balázsnak ajánlva Szakdolgozat BSc Vízi sporteszköz áramlástani fejlesztése ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (bcsippa@hds.bme.hu) Ez egy javítás. Vízi szárnyas sporteszköz áramlástechnikai elemeinek vizsgálata, az elemek tervezése és fejlesztése. Szükséges előismeretek: MatLab, Ansys Herjeczki Tamás részére Diplomaterv MSc Csúsztató feszültség számításának bizonytalansága ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (bcsippa@gmail.com) Numerikus geometria alkotása Orvosi képekből számos szubjektív döntést igényel. A feladat, ezen szubjektív döntések vizsgálata a végleges geometrián. A feladat célja több realisztikus numerikus modell alkotása ugyanazon alapgeometriára, melyeken később CFD szimulációkat végzünk. Szükséges előismeretek: ANSYS felhasználói Régeisz Benjámin részére Szakdolgozat BSc Kontrasztanyag áramlás numerikus vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (bcsippa@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Paál György Emberi artériás hálózat orvosi képalkotásához a klinikai gyakorlatban úgynevezett kontrasztanyagos vizsgálatot használnak. Ez azt jelenti, hogy a véráramba befecskendeznek egy olyan anyagot mely az orvosi felvételen (röntgen, CT,...) "kontrasztosan" megfigyelhető. A feladat ennek a folyamatnak 13
a numerikus (CFD) vizsgálata. http://www.imp.uni-erlangen.de/mri/img/projects/mra h ead.png Szükséges előismeretek: nincs, de affinitás a CFD megismerésére igen 2 BSc hallgató, külön problémán dolgozva Szakdolgozat BSc Ponthegesztő gépek vízhűtésének felülvizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu) Ez egy javítás. A hallgató feladata egy ponthegesztő üzem vízhűtését ellátó kör áramlástani modellezése. Kádár Fanni számára Szakdolgozat BSc Akusztikusan gerjesztett gőz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (fhegedus@hds.bme.hu) A legtöbb mérnöki alkalmazásban a kavitáció mint réteg kavitáció vagy mint buborék felhő jelenik meg, és általában kerülendő káros jelenség. Az egyetlen buborék vizsgálata során kapott eredmények azonban jól használhatók egyes speciális tudományterületeken, mint például a rohamosan fejlődő ultrahangos technológiában. Ilyen például az új polimerek kutatása polimer láncok tördelésével a buborék összeroppanása során keletkező lökéshullám segítségével; a keletkező, akár több ezer Kelvin fokos hőmérséklet kémiai reakciókat indíthatnak be így egy kicsi kémiai rektornak is használható; vagy akár az orvostudományban a rák kezelésének alternatív módja is lehet. A fent említett alkalmazások adták az ötletet, hogy egy harmonikusan (szinuszosan) gerjesztett buborék vizsgálata során kapott eredmények értékes információval szolgálhatnak. A projekt során a modern nemlineáris dinamika módszereinek alkalmazásával a különböző típusú buborék rezgéseit fogjuk meghatározni (periodikus, kaotikus). Cél, a gerjesztés paramétereinek függvényében (amplitúdó, frekvencia) meg kell találni azokat a tartományokat, ahol a rezgés során extrém körülmények keletkeznek, azaz, nagy nyomás, hőmérséklet vagy akár lökéshullám. Továbbá, az orvostudományi alkalmazások során fontos a kiszámítható viselkedés, így a kaotikus tartományok feltérképezésével ezek elkerülhetőek. Habár a buborék geometriája nagyon egyszerű, de a fizikája és dinamikája rendkívül bonyolult! Szükséges előismeretek: Matlab BSc/MSc Szakdolgozat BSc, Diplomaterv MSc, Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Hasáb körüli áramlás numerikus vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (fhegedus@hds.bme.hu) Klasszikus áramlástani feladat egy hasáb körüli áramlás vizsgálata, a Reynolds szám és Strouhal 14
szám kapcsolatának feltérképezése, a leválási frekvenciák meghatározása. Ismert jelenség az ekkor keletkező Kármán-féle örvénysor, amelynek megjelenése / elkerülése nemcsak áramlástani feladatokban kerülhet elő, hanem pl. hidak, tornyok tervezésekor is. A félév során a hallgató numerikus módszerrel, ANSYS CFX környezetben vizsgálja a problémakört. Fontos megjegyezni, hogy az egyszerűnek tűnő geometria tanulás szempontjából nem hátrány, hanem ELÕNY! Ugyanis a bonyolult feladatok során szinte elkerülhetetlen checkbox kombinációk próbálgatása helyett a tranziens áramlások megértésére és egy tisztességes paramétertanulmány elvégzésére tudunk koncentrálni. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX BSc/MSc Szakdolgozat BSc, Diplomaterv MSc, Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Nagy teljesítményű numerikus számítástechnika alapjai Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (fhegedus@hds.bme.hu) Élvonalbeli kutatások területén manapság nélkülözhetetlen valamilyen nagy teljesítményű számítástechnika ismerete (HPC High Performance Computing). A modern processzorok magjainak sebességnövekedése manapság áthidalhatatlan nehézségekbe ütközik. Ezért fordultak a gyártók több szálon való futtatás felé úgy, hogy egy processzor tokozásba több magot ültetnek lehetővé téve független feladatok párhuzamos feldolgozását. Tudományos számítások területén a többmagos felhasználás valójában már az 1970-es években elkezdődött a CRAY szuperszámítógép megépítésével. Ezeknek a megoldásoknak a lényege (valójában számtalan verzió létezik), hogy ugyanazt a műveletet hajtjuk végre különböző adatokon egymástól függetlenül, párhuzamosan (SIMD Single Instruction Multiple Data). Egyszerű példa ilyen számításokra a tudományban a különböző vektorvektor, vektor-mátrix és mátrix-mátrix műveletek. Gondoljunk csak pl. két vektor összeadására, melynél az egyes elemek összeadását könnyedén szét lehet osztani és kiporciózni különböző szálakra, amit más-más mag hajt végre. Az elmúlt években rohamosan terjed a professzionális videokártyák (GPGPUk) felhasználása tudományos számításokban. Ugyanis, egy egyszerű, anno kb. 300ezer Forintba kerülő, tanszékünkön megtalálható Nvidia Titan Black GTX videokártya dupla pontos lebegőpontos számítási teljesítménye kb. 1/3-a BME szuperszámítógép teljesítményének. Az ilyen megoldások akkor hatékonyak, ha a feladatot több ezer vagy akár millió egymástól független, egyszerű feladatra tudjuk szétbontani. A félév során az ilyen rendszerek megismerését tűzzük ki célul. Előkövetelmény az érdeklődés és lelkesedés. A témát elsősorban olyan diákoknak ajánlom, akiket hosszú távon érdekel a szupercomputing és a massively parallel computing, ugyanis egy félév alatt valós méretű összetett problémákat nem fogunk tudni megoldani, csak egyszerű mintapéldákat. Szükséges előismeretek: - BSc/MSc Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Rezgésmérő eszközök vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Kalmár Csanád (cskalmar@hds.bme.hu) A feladat a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék laboratóriumában található rezgésgyorsulás-mérők, 15
mérőerősítők és a hozzájuk tartozó kiértékelő szoftver tanulmányozása, tesztelése, dokumentálása. A munka során megismerkedünk alapvető méréstechnikai eszközökkel, fogalmakkal, módszerekkel, valamint belekóstolunk a rezgésdiagnosztika témakörébe is. Szükséges előismeretek: Alapvető Matlab ismeretek (plot, file I/O) 1-2 BSc vagy Msc hallgató részére Szakdolgozat BSc, Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Tranziens gázáramlások vizsgálata különböző numerikus módszerekkel Kapcsolattartó konzulens: Kalmár Csanád (cskalmar@hds.bme.hu) A szakirodalomban számos megoldó található az összenyomható áramlások alapegyenleteinek megoldására. Ezek között azonban nincs általánosan jó módszer, mindegyik 1-1 speciális esetre alkalmas. A feladat a különböző megoldók áttekintése, implementálása numerikus környezetben, tesztelése többféle esetre (dokumentáció készítése). Szükséges előismeretek: Valamilyen programozói felület (Matlab, C++, stb.) alapos ismerete. 1 MSc hallgató részére Diplomaterv MSc, Projekt feladat (MSc) Gázturbina és centrifugál kompresszor jelleggörbe gyakorlati alkalmazása Kapcsolattartó konzulens: Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu) - Kresz Lea részére Szakdolgozat BSc Vízműhálózatmodell paraméterhangolása mérési eredmények alapján ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Hős Csaba (cshos@hds.bme.hu) A projekt során egy valós vízműhálózat modell bizonytalan paramétereit (fogyasztás és/vagy csősúrlódás) hangoljuk valódi mérések alapján, matematikai módszerekkel. Szükséges előismeretek: Staci program használata és Matlab/C++ programozási ismeretek. 2 db BSc hallgató Szakdolgozat BSc, Önálló feladat (BSc) Állítógyűrű hatása nyomáshatároló szelep karakterisztikájára Kapcsolattartó konzulens: Hős Csaba (cshos@hds.bme.hu) A projekt kidolgozása során nyomáshatárolószelep állítógyűrűjének különböző helyzetei mellett 16
vizsgáljuk a szelep jelleggörbéit. A munkához ANSYS CFX szoftvert használunk. 2 hallgató esetén tranziens szimulációkat is végzünk. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX felhasználói szintű ismerete. 1/2 db MSc hallgató Diplomaterv MSc, Projekt feladat (MSc) Forma 1-es hátsó szárny numerikus vizsgálata ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (mgraf@hds.bme.hu) - Szükséges előismeretek: - Szalontai Tibor részére Szakdolgozat BSc Motion Trajectory Generation for Commercial Vehicles Considering Vehicle Combination Dimensions ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (mgraf@hds.bme.hu) - Szükséges előismeretek: - Németh Márk részére Diplomaterv MSc Forma 1-es első szárny CFD vizsgálata ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (mgraf@hds.bme.hu) A cél egy adott első szárny geometriájának CFD modellezése és szimulációk végzése. A geometria CAD formátuma rendelkezésre áll. Szükséges előismeretek: ANSYS és Solidworks alap(ismerete) szükséges 1 BSc/MSc hallgató részére Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Függőleges tengelyű szélturbina tervezése ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (mgraf@hds.bme.hu) A cél egy H-Darrieus típusú szélturbina megismerése és alapméreteinek áramlástechnikai tervezése. 17
Szükséges előismeretek: ANSYS Design Modeler, CFX valamint Matlab (esetleg Excel) ismeret szükséges 1BSc hallgató részére Szakdolgozat BSc, Önálló feladat (BSc) Csőáramlás numerikus modellezése ipari kenőanyag közeg esetén ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Dr. Csizmadia Péter (pcsizmadia@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Czunyi Zoltán, zczunyi@mol.hu Az ipari indíttatású feladat során a hallgató kenőanyagok (zsírok) hosszú csőben történő mozgatásának numerikus modellezésével foglalkozik (meglévő ipari konstrukció alapján). Áttekinti a fellelhető irodalmat, és megismeri a csőben történő áramlás numerikus modellezési lehetőségét. Létrehozza a modelleket, elvégzi a szükséges számításokat. Vizsgálja, hogy mennyi idő alatt ér körbe az anyag az adott rendszerben, mekkora a veszteség és a költségvonzat. Majd ezt összehasonlítja egy új, rövidebb anyagúttal rendelkező konstrukcióval, a már meglévő szivattyúhoz. Elemezi, hogy mennyivel csökken a szállítási idő és költség. A munkáját a dokumentációt megírásával fejezi be. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX Pete József, BSc szakdolgozó hallgató Szakdolgozat BSc Vízi erőmű koncepció analízise Kapcsolattartó konzulens: Dr. Paál György (gypaal@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Gráf Mihály A feladat célja egy feltaláló erőművi koncepciójának komplex analízise, elméleti számítások és CFD segítségével. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX 1BSc/MSc hallgató részére Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Vérnyomásmérés közben összeroppanó érfal kísérleti vizsgálat ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (still@hds.bme.hu) A mandzsettás vérnyomásmérés során megjelenő Korotkoff hangok eredetéről két elmélet létezik: 1) az érfal összeroppanásának majd újra kinyílásának periodikus, mechanikai eredetű zaja; 2) áramlási eredetű zaj. A korábban a jelenség vizsgálatára elkészített mérőberendezésen több fejlesztésre, pontosításra szoruló részlet van. A feladatban a kísérleti elrendezést kell a tapasztalatok alapján módosítani, megépíteni, felműszerezni; elvégezni a próbaméréseket. Szükséges előismeretek: - 18
1 vagy 2 BSc hallgató Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Vérnyomásmérést befolyásoló tényezők vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (still@hds.bme.hu) A tanszéken rendelkezésre álló mandzsettás vérnyomásmérő berendezésen szimultán mérhető a mandzsettanyomás, detektálható a higanyoszlop mozgása és eközben a sztetoszkópon hallható hangok is. A feladat célja a megfeszített/ lazán tartott felkar esetén mért vérnyomásgörbék elemzése. Ehhez a szükséges a laborberendezésen nagyszámú mérés elvégzése és azok kiértékelése statisztikai módszerek használatával. BSc Szakdolgozat BSc, Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Szennyvíziszap reológiai méréseinek elemzése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (still@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Csizmadia Péter A szennyvíziszap nemnewtoni reológiai tulajdonságú közeg, áramlási tulajdonságait nagyban meghatározza az anyag minősége. Két különböző módon kezelt, több héten keresztül megfigyelt szennyvíziszap reológia görbéi állnak rendelkezésre. A feladat célja a görbék elemzése: alkalmas reológiai modellek kiválasztása, modellparaméterek meghatározása görbeillesztési módszerekkel, időbeli tendenciák, hasonlóságok/különbözőségek feltárása. Az elemzés során kapott anyagjellemzőket későbbi CFD vizsgálatok bemenő paramétereiként szeretnénk hasznosítani. Szükséges előismeretek: MatLab felhasználói szintű ismerete BSc / MSc hallgató Szakdolgozat BSc, Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Kontrasztanyag áramlásának numerikus modellezése agyi aneurizmában Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (bcsippa@hds.bme.hu) NaN Szükséges előismeretek: nincs Bicskei Levente részére Projekt feladat (MSc) 19
Tartályfenék mozgatás hidraulikus rendszer segítségével ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (NaN), további konzulens(ek): Kovács Viktor, HDRA Technológiai Szolgáltató Kft. NaN Pádár Beáta részére Szakdolgozat BSc Áramlástani jelenségek bemutatására alkalmas vízcsatorna tervezése numerikus és analitikus módszerek alkalmazásával Kapcsolattartó konzulens: Gulyás András (agulyas@hds.bme.hu) A feladat megoldása során egy vízzel működő csatorna megtervezése lesz a feladat, amelyben áramlásmegjelenítő folyadék alkalmazásával a mérőtérben elhelyezett testek körüli áramlásokat lehet megfigyelni. A feladat fő részében a csatorna konfúzorának és mérőterének áramlástani optimalizálására történik CFD ANSYS szoftver segítségével. Továbbá meg kell vizsgálni az áramlásmegjelenítő folyadék alkalmazásának módját és végül javaslatot kell tenni a csatorna többi elemének kialakítására analitikus számítás elvégzésével illetve egyszerűsített koncepcionális terv formájában. Szükséges előismeretek: Áramlástan alapjai, Áramlástechnikai gépek, CFD BSc 1 BSc vagy 1 MSc Szakdolgozat BSc, Diplomaterv MSc Nyíltfelszínű csatorna térfogatáramának meghatározása többféle mérési elv alkalmazásával Kapcsolattartó konzulens: Gulyás András (agulyas@hds.bme.hu) A feladat megoldása során egy üzembe helyezett nyíltfelszínű csatornában kell méréseket végezni a pontos térfogatáram meghatározására. A hallgatónak a térfogatáram mérést többféle rendelkezésre álló mérési módszerrel kell elvégeznie a csatorna különböző munkapontjaiban. A mérések elvégzését az eredmények megértése, kiértékelése és a többféle módszer összevetése követi továbbá javaslattétel a térfogatáram egyéb meghatározásnak módjára. Szükséges előismeretek: Alap áramlástani és áramlástechnikai mérési ismeretek 1 BSc Szakdolgozat BSc Laboratóriumi hallgatói mérések tervezése Kapcsolattartó konzulens: Gulyás András (agulyas@hds.bme.hu) A feladat során a hallgatók egyenként vagy csoportosan végezik el a felsorolt mérések egyikének megtervezését, szükség esetén a terv és gyártási dokumentációt és egyszerűbb mérőstand esetében 20
annak megépítését és beüzemelését. A feladat fő célja, hogy a megépített mérőstand képes legyen az adott alap áramlástani vagy fizikai elv bemutatásra, számszerű mérésére. A választható témák: Bernoulli-elv, Coriolis-erő, Kontinuitás-elv, Ülepedési sebesség mérés, Úszó test stabilitásának meghatározása Szükséges előismeretek: Alap áramlástani és áramlástechnikai mérések Témánként max. 2 fő BSc vagy 2 fő MSc Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc) Folyadékhőmérséklet hatása szivattyú NPSH görbéjére ELKELT Kapcsolattartó konzulens: Hős Csaba (cshos@hds.bme.hu) Ez a projekt tisztán kísérleti. Arra vagyunk kíváncsiak, hogy egy szivattyú NPSH görbéje hogyan módosul, ha a szállított közeg hőmérséklete emelkedik. Ennek érdekében a tanszéki laboratóriumban található ÖC szivattyú mérőállomást kiegészítjük fűtőberendezéssel ill. szívóoldali tolózárral. A munka során leszívási görbéket mérünk 20, 40 és 60 C-on. Szükséges előismeretek: Nincs 2 BSc hallgató Szakdolgozat BSc, Önálló feladat (BSc) Élhang módusainak numerikus kiszámítása Kapcsolattartó konzulens: Nagy Péter (pnagy@hds.bme.hu) Az élhang az egyik legalapvetőbb aeroakusztikai jelenség. Ez egy szabadsugárból és a vele szembe helyezett ékből áll, amiben az áramlás lengeni kezd erős hang kíséretében. Ennek segítségével adnak ki hangot többek közt a fúvós hangszerek. A hallgató feladata ezen lengések kiszámítása egy nyílt forráskódú program, a Nektar++ segítségével. A feladat megoldásához programozni nem kell tudni, viszont erős matematikai és CFD alapismeretek szükségesek vagy komoly érdeklődés irántuk. Szükséges előismeretek: Matlab előny, de nem szükséges CFD ismeretek 1 MSc hallgató Diplomaterv MSc, Projekt feladat (MSc) Humán artériás érfal anyagjellemzőinek meghatározása Determination of material parameters of a human arterial vascular wall Kapcsolattartó konzulens: Tóth Brigitta (toth.brigitta.k@gmail.com), további konzulens(ek): Horváth Tamás Meglévő uni-/biaxiális erő-elmozdulás mérési adatok feldolgozása (nem igényel mérést). A megadott anyagmodellek paramétereinek meghatározása. Az anyagmodellek illeszkedésének meghatározása 21
és az optimális anyagmodell kiválasztása. Evaluation of readily available uni-/biaxial force-displacement measurement results (no measurements required) Determination of material parameters for several given constitutive models. Fit model estimates to measurement results and select the optimal model based on goodness of fit. 2 BSc hallgató Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Perifériás és centrális artériás vérnyomáshullámok alaktani elemzése Morphological analysis of a peripheral and a central blood pressure waveform Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás (tom.horvath.md@gmail.com), további konzulens(ek): Tóth Brigitta Nem invazív (tonometriás) vérnyomáshullámok felvétele a nyaki (centrális) és csukló (perifériás) artériákról egy fiatal és egy idős alanyról. A tonometriás vérnyomásmérés a jelenleg létező legpontosabb nem invazív (azaz a beteg testébe szúrással vagy vágással behatoló orvosi beavatkozást nem igénylő) vérnyomásmérési módszer. A nyers adatok jelfeldolgozására (digitális szűrés, jelátlagolás és szegmentálás) alkalmas program elkészítése. A kalibrált nyomásgörbék klinikailag releváns pontjainak és intervallumainak meghatározására alkalmas program elkészítése. A fiatal és az idős alany görbe-paramétereinek összehasonlítása. Carry out non-invasive blood pressure measurements over a central (common carotid artery on the neck) and a peripheral (radial artery on the wrist) artery on a healthy young and elderly subject. Tonometric blood pressure measurement is the most accurate non-invasive blood pressure measurement currently available, which does not require medical intervention by the patient s body by penetrating or cutting. Write a code to process the raw pressure signals (digital filtering, signal averaging and segmentation). Write a code to locate and identify clinically relevant points and time intervals of the calibrated pressure waveforms. Compare the results acquired from the young and elderly subject. 2 BSc Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Perifériás és centrális artériás vérnyomáshullámok megváltozása stresszhelyzetben Change of central blood pressure morphology during cold pressor test Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás (tom.horvath.md@gmail.com), további konzulens(ek): Tóth Brigitta Nem invazív (tonometriás) vérnyomáshullámok felvétele a nyaki (centrális) és csukló (perifériás) artériákról nyugalmi helyzetben és cold-pressor teszt (jeges vízbe mártott kéz) hatása alatt. A tonometriás vérnyomásmérés a jelenleg létező legpontosabb nem invazív (azaz a beteg testébe szúrással vagy vágással behatoló orvosi beavatkozást nem igénylő) vérnyomásmérési módszer. A nyers adatok jelfeldolgozására (digitális szűrés, jelátlagolás és szegmentálás) alkalmas program elkészítése. Mutassa be, hogy miként változtatja meg a teszt a vérnyomásgörbék alakját, lefutását! 22
Carry out non-invasive blood pressure measurements over a central (common carotid artery on the neck) and a peripheral (radial artery on the wrist) artery during resting and during cold pressor test (placing one hand into icy water). Tonometric blood pressure measurement is the most accurate non-invasive blood pressure measurement currently available, which does not require medical intervention by the patient s body by penetrating or cutting. Write a code to process the raw pressure signals (digital filtering, signal averaging and segmentation). What changes induced by the test in the shape/time-course of the recorded blood pressure waveforms compared to the resting state. 2 BSc hallgató Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Nyomás és áramlás szimulációja a nyaki főverőér (arteria carotis) elágazásban CFD modeling of carotid bifurcation Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás (tom.horvath.md@gmail.com), további konzulens(ek): Tóth Brigitta A bal és a jobb carotis ágrendszer meglévő MRI (mágneses rezonancián alapuló képalkotó eljárás) képének feldolgozása CFD szimulációra alkalmas háló elkészítése szabadfelhasználású szoftverek (pl.: ITK-Snap, VMTK) segítségével. Nyomás peremfeltételek ismeretében CFD szimuláció készítése és futtatása (Ansys) merev falú csőrendszerben. A fali csúsztatófeszültség és annak megváltozásának vizsgálata egy szívciklus során. Generate 3D meshes for CFD simulations based on available MRI (magnetic resonance imaging) image sets of the left and right carotid arteries (neck arteries). Use freely available software such as ITK-Snap and VMTK. By using available pressure boundary conditions, make and run CFD simulation (Ansys) assuming rigid-walled pipes. Model the change of wall shear stresses during one cardiac cycle. Szükséges előismeretek: Ansys felhasználói 2 MSc Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Véráramlás 3D modellezése hiperelasztikus artériás érszegmentumban 3D simulation of arterial blood flow using hyperelastic vessel model Kapcsolattartó konzulens: Tóth Brigitta (btoth@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Horváth Tamás Egyszerű tubuláris geometria hálójának elkészítése. Szinuszoid-alapú egyszerű nyomás peremfeltétel megadása. Választott anyagmodellhez anyagjellemzők meghatározása már meglévő mérési adatsor alapján. Folyadék-szilárdtest kapcsolt (FSI) szimuláció futtatása. Feszültség, alakváltozás jellemzők kiértékelése. Generate a simple tubular mesh. Generate a simple, sinusoidal pressure boundary condition. Determinate material properties for the chosen constitutive model of the arterial wall material. (Me- 23
asurement data line already exists.) Run a fluid-solid interaction (FSI) model Evaluate stress, displacement results from the simulation Szükséges előismeretek: Ansys felhasználói (CFD és szilárdtestmechanikai modul egyaránt) 1 MSc hallgató Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Szemnyomás és vérnyomás összefüggés meghatározása Determination of relationship of eye pressure and blood pressure Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás (thorvath@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Tóth Brigitta Nem invazív (tonometriás) szemnyomásmérés fiatal és idős alanyokról. A tonometriás szemnyomásmérés a szem belsejében lévő folyadék nyomását meghatározó nem invazív (azaz a beteg testébe szúrással vagy vágással behatoló orvosi beavatkozást nem igénylő) folyamat. (A megemelkedett szemnyomás mérhető például a glaukómában (zöldhályog)) Nem invazív (tonometriás) vérnyomáshullámok felvétele a nyaki (centrális) és csukló (perifériás) artériákról egy fiatal és egy idős alanyról. A tonometriás vérnyomásmérés a jelenleg létező legpontosabb nem invazív vérnyomásmérési módszer. A nyers adatok jelfeldolgozására (digitális szűrés, jelátlagolás és szegmentálás) alkalmas program elkészítése. Vizsgálja meg, van-e összefüggés a szemnyomás és a vérnyomás jellegzetes pontjai között. Non-invasive (tonometric) eye measurement of a healthy young and elderly subject. Tonometric pressure measurement is a non-invasive process (i.e. not requiring medical intervention that involves penetrating or cutting into a patient s body), which determines the pressure inside the eye. (High blood pressure is a risk factor for glaucoma.) Inclusion of non-invasive (tonometric) blood pressure waves from the cervical (central) and wrist (peripheral) arteries on a young and an elderly subject. Tonometric blood pressure measurement is the most accurate non-invasive blood pressure measurement method currently available. Create a suitable program for processing raw data (digital filtering, signal averaging and segmentation). Examine whether there is any correlation between the typical points of the eye and the blood pressure. 2 BSc hallgató Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Szintetikus artériás vérnyomásgörbe előállítása, kisszámú, szemantikai jelentéssel bíró paraméter segítségével Generating synthetic arterial blood pressure waveforms based on limited number of parameters with semantic meaning Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás (thorvath@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Tóth Brigitta Ún. pliant görbék (1/x2 alakú) szerkesztése olyan paraméterek segítségével, amelyek megfeleltethetők az artériás hemodinamika egyes változóinak (szivfrekvencia, hullámterjedés és visszaverődés, perifériás érellenállás, érfalrugalmasság). A pliant görbék összefűzése a Dombi-féle diszjunkciós operátor segítségével Az eredő szintetikus nyomásgörbe illesztése paraméter optimalizáció segítségével 24
mért artériás nyomáshullámokra Az illesztett szintetikus görbe-paraméterek biológiai értelmezése különféle élettani helyzetekben (pl. testmozgás hatására, fekvő, illetve álló testhelyzetben, eltérő légzési ütem esetén) regisztrált nyomásgörbékre történt illesztést követően Plot several 1/x2-shaped so called pliant curves based on a limited parameter-set, which can be attributed to several aspects of arterial hemodynamics such as heart rate, wave propagation and reflection, peripheral vascular resistance and vascular wall elasticity Join the pliant curves using the Dombi disjunction operator Fit the synthetic waveform to measured blood pressure pulses using parameter optimization Attempt to associate biological meaning to the model parameters by fitting the synthetic curves to blood pressure waveforms collected from various physiological stimuli such as workout, supine/standing position, different respiratory rates 1 MSc Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Szemcsés anyagok szegregációjának laboratóriumi vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bibó András (abibo@hds.bme.hu) Különböző méretű szemcséket tartalmazó elegyek rezgése során gyakran tapasztalható a nagyobb darabok felszínre emelkedése, felúszása. Bár a szétosztályozódás (szegregáció) jelensége régóta ismert, és leírására többféle magyarázat és modell is született, ezek egyike sem szolgáltat minden esetre érvényes eredményt, ráadásul nemcsak a felúszási időt becsülik rosszul, hanem sokszor az előrejelzésük is téves: bizonyos körülmények között a szimulációk alapján felúszást várnánk, miközben a valóságban lesüllyedést tapasztalunk. A probléma bonyolultságát mutatja, hogy - mivel a jelenségre analitikus képlet nem ismert - a befolyásoló paraméterek halmaza sem egyértelműen lehatárolt. Az elvégzendő feladat a lehetséges paraméterek (szemcseméret, sűrűség, rugalmasság, súrlódási tényező, szemcsealak, stb.) közül a jelenséget ténylegesen befolyásoló tényezők kiválasztása, ezt követően pedig a mért eredmények alapján a függés jellegének meghatározása, az irodalomban ismert formulák ellenőrzése. 1 BSc hallgató részére Önálló feladat 25
HDR Tsz. - Hemodinamika feladatok Simulation of arterial blood flow using viscoelastic vessel model Kapcsolattartó konzulens: Dr. Ferenc Hegedűs (fhegedus@hds.bme.hu) Understand the complex model consisting of hydrodynamic and viscoelastic equations. Find a suitable numerical scheme to solve the partial differential equation system. Simulate simple test cases with different boundary conditions. Szükséges előismeretek: Matlab Hemodynamics Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Uncertainties of time-averaged wall-normal related quantities due to surface model variations in realistic aneurysm simulation Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (bcsipp@hds.bme.hu) Throughout the construction of numerical geometries from medical images one has to make various subjective decisions. The aim of this project is to calculate time-averaged quantities from transient hemodynamic simulations for aneurysm geometries. Szükséges előismeretek: ANSYS Hemodinamikai féléves feladat (MSc) CFD study on coronary arteries with stenosis Kapcsolattartó konzulens: Gyürki Dániel (dgyurki@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Csippa Benjamin The vessels that deliver oxygen-rich blood to the myocardium (heart) are the coronary arteries. The aim of this study is to analyze certain concepts of modelling the blood flow in diseased (stenosed) coronary arteries. Szükséges előismeretek: ANSYS, MatLab 1 Msc Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Parabolic to Womersley profile transformation in straight pipe study Kapcsolattartó konzulens: György Paál (gypaal@hds.bme.hu) It is wellknown that in larger arteries the unsteady flow is well approximated by the the so- called Womersley profile. This is an analytical solution of the flow generated by a periodic pressure gradient in a cylindrical rigid- walled tube in infinite series form. In practical flow simulations often a parabolic velocity profile is given as an inlet boundary condition. The peak or the average 26
velocity of the parabolic profile changes according to a given volumetric flow rate-time function. The task is to determine the straight pipe length within which the time-dependent parabolic profile transforms into a Womersley profile. How is this influenced by a bend? Szükséges előismeretek: The task requires some knowledge of ANSYS CFX. 2 MSc hallgató részére Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Modelling the buckling of the brachial artery during BPM Kapcsolattartó konzulens: Sára Till (still@hds.bme.hu) The displacement of the artery wall during expansion and buckling can be characterized with two nonlinear differential equations (based on Babbs, 2015). For the model the material properties, geometrical data, transmural pressure and the initial conditions have to be defined. The task is to solve numerically these equations using simple Euler method (using e.g. MatLab). Szükséges előismeretek: MatLab 2 MSc Student Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Determination of material parameters of a human arterial vascular wall Kapcsolattartó konzulens: Tóth Brigitta (toth.brigitta.k@gmail.com), további konzulens(ek): Horváth Tamás Evaluation of readily available uni-/biaxial force-displacement measurement results (no measurements required) Determination of material parameters for several given constitutive models. Fit model estimates to measurement results and select the optimal model based on goodness of fit. 2 BSc hallgató Önálló feladat (BSc), Projekt feladat (MSc), Hemodinamikai féléves feladat (MSc) Morphological analysis of a peripheral and a central blood pressure waveform Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás (tom.horvath.md@gmail.com), további konzulens(ek): Tóth Brigitta Carry out non-invasive blood pressure measurements over a central (common carotid artery on the neck) and a peripheral (radial artery on the wrist) artery on a healthy young and elderly subject. Tonometric blood pressure measurement is the most accurate non-invasive blood pressure measurement currently available, which does not require medical intervention by the patient s body by penetrating or cutting. Write a code to process the raw pressure signals (digital filtering, signal averaging and segmentation). Write a code to locate and identify clinically relevant points and time intervals of the calibrated pressure waveforms. Compare the results acquired from the young and elderly subject. 27