, Diplomaterv kiírások 2014/15 tavaszi félév Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszék Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 2015. február 17. 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 2015. február 13-ig). Sikeres jelentkezés után döntésüket - legkésőbb 2015. február 20-ig - írják meg Till Sárának is a tillsara@hds.bme.hu címre. A tárgy teljesítésének feltétele a félév végén 15 perces prezentáció tartása a féléves munkáról. A beszámolókat a pótlási héten, vagy a viszgaidőszak elején fogjuk tartani. 1
Tartalomjegyzék Áramlástan Tanszék 5 Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 6 Gőzturbina fokozat numerikus áramlástani számítása..................... 6 Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék 7 Hővezetési tényező kimérése új típusú szigetelőanyagra.................... 7 Fajhő meghatározása különböző szemcsés anyagokra..................... 7 Szennyvízátemelő szilárdanyag leválasztójának áramlástani és műveleti fejlesztése..... 7 Szennyvízátemelő részegységeinek áramlástani vesztesége.................. 7 Diótörőgép tervezése....................................... 8 Meggymagozógép tervezése................................... 8 Makett-tartó tervezése...................................... 8 Keverős készülék áttervezése................................... 8 Makett felújítása......................................... 8 Makett-tartó tervezése...................................... 9 Párolgás mérőállomás tervezése................................. 9 Szemcsés anyagok sűrűségének meghatározása......................... 9 Alkohol érlelő hűtő rendszer hőtechnikai vizsgálata...................... 9 Cukor oldó rendszer hőtechnikai vizsgálata.......................... 10 Cukor besűrítő rendszer hőtechnikai vizsgálata........................ 10 Keverős készülék hő- és áramlástani működésének optimalizálása.............. 10 Élelmiszerek hűtőteljesítményének vizsgálata......................... 10 Animáció készítése különböző diffúziós folyamatok szemléltetésére............. 11 Kétkomponensű oldószerelegy regenerálása folyamatos és szakaszos rektifikálással..... 11 Gyógyszergyári szennyvíz diklórmetánmentesítése....................... 11 2
Folyamatos propilén-propán elválasztás, hőszivattyú alkalmazása.............. 11 Folyamatos izobután-n-bután elválasztás, hőszivattyú alkalmazása............. 12 Metanolvisszanyerés hulladék-oldószerelegyből......................... 12 Gyógyszeripari oldószerregenerálás szakaszos rektifikálással................. 12 Gáz-folyadék fázisegyensúly kísérleti vizsgálata........................ 13 Vékony héjak stabilitás vizsgálata................................ 13 Nyomástartó edények korrózióvédelme............................. 13 Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 14 DUGÓS SZÁLLÍTÁS SZÁMÍTÁSA.............................. 14 Roots fúvó kagylódiagramjának meghatározása........................ 14 Folyadék-adagoló mérleg dinamikai vizsgálata......................... 14 Szélvédőre csapódó folyadéksugár viselkedése......................... 15 Nemfolytonos Gajorkin-módszer összehasonlítása kereskedelmi CFD szoftverrel...... 15 Nyíltfelszínű csatornaáramlás mérése.............................. 15 Lorenz-áramlás CFD szimulációja................................ 16 Pneumatikus munkahenger erőszabályozása.......................... 16 Hydraulic analysis of a water distribution system....................... 16 Egyenes csőben és csőidomban áramló nemnewtoni közeg numerikus áramlástani vizsgálata 16 Hengeres tartályban erősen forgó áramlás kísérleti vizsgálata................ 17 Folyadék cseréje bögrében.................................... 17 Kavitáció felderítése spektrumanalízissel............................ 17 Lomakin-hatás numerikus áramlástani vizsgálata....................... 17 Investigation of the Lomakin-effect with CFD......................... 18 Szélturbina járókerék tervezése................................. 18 Alakoptimalizálás beépített ANSYS algoritmussal 2 elemű Formula autó hátsó szárny esetén 18 Nyomáshatároló szelep zárótestére ható erő vizsgálata (CFD)................ 19 3
Harmonikus mozgást végző test ellenállás-tényezőjének meghatározása (CFD)....... 19 Nyomáshullám terjedési-sebesség meghatározása humán, artériás érhálózatban...... 19 Járókerék tehetetlenségi nyomatékának mérése........................ 19 Forma 1-es versenyautó egy kiválasztott elemének CFD vizsgálata............. 20 Forma 1-es versenyautó hátsó szárnyának CFD vizsgálata.................. 20 Szárnyprofil CFD vizsgálata................................... 20 Akusztikusan gerjesztett gőz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata....... 20 Örvényszivattyú nyomóvezeték rendszer sajátfrekvenciájának kísérleti vizsgálata..... 21 Spektrál módszerek alkalmazása az áramlástanban....................... 21 Experimental investigation of the resonance properties of a turbomachine pipeline system. 22 Measurement of characteristic curve of a turbomachine and affinity............. 22 Koszorúér hálózat modellezése................................. 23 Érállapot jellemző paraméterek becslése orvosi mérési eredmények alapján......... 23 Vérnyomásgörbék elemzése................................... 23 Séta, kocogás és futás hatása az érhálózatra.......................... 24 Véralvadás szimulálása agyi artériában............................. 24 Agyi érgeometria áramlástani vizsgálata............................ 24 Vérerek fali terhelésének becslése érközépvonal alapján.................... 25 Periféria illesztése artériás hálózathoz............................. 25 4
Áramlástan Tanszék Az Áramlástan tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon, a következő linkre kattintva: http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/neptun/feladatkiirasok/2014-2015-ii/feladatkiiraso 5
Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Gőzturbina fokozat numerikus áramlástani számítása Kapcsolattartó konzulens: Józsa Viktor (jozsa@energia.bme.hu) / 2 MSc hallgató, amennyiben önálló feladatként lesz kiadva. Valós gőzturbina utolsó fokozat numerikus áramlástani modellezése. A cél az áramlási viszonyok feltérképezése, az előtervezés helyességének ellenőrzése szimulációval. Szükséges előismeretek: Ansys Fluent alapszintű ismerete. Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, 6
Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Hővezetési tényező kimérése új típusú szigetelőanyagra Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Gyűjtse össze a hővezetési tényező meghatározásának irodalmait! Állítsa össze a mérőállomást a Tanszék laboratóriumában! Végezzen méréseket az új típusú szigetelőanyag hővezetési tényezőjének meghatározására, különböző rétegvastagságok és hőmérsékletek mellett! Hasonlítsa össze a kapott eredményeket szakirodalmi értékekkel! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Fajhő meghatározása különböző szemcsés anyagokra Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Gyűjtse össze a fajhő meghatározásának irodalmait! Végezzen méréseket szemcsés anyagok fajhőjének meghatározására, különböző hőmérsékletek és nedvességtartalmak mellett! A mérési eredmények alapján írjon összefüggést a szemcsés anyagok fajhőjének meghatározására a nedvességtartalom és hőmérséklet függvényében! Hasonlítsa össze a kapott eredményeket szakirodalmi értékekkel! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Szennyvízátemelő szilárdanyag leválasztójának áramlástani és műveleti fejlesztése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Gyűjtse össze a piacon megtaláható főbb szennyvíz-átemelőket! Mutassa be a szilárdanyag leválasztók működését, funkcióját! Fejlesszen ki egy egyedi szilárdanyag leválasztót! Készítsen konstrukciós megoldásokat! Készítse el a végső, kidolgozott berendezés összeállítási rajzát! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Szennyvízátemelő részegységeinek áramlástani vesztesége Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Ismerje meg a megadott szennyvízátemelő működését! Gyűjtse össze és készítse el az áramlástanilag veszteséges részek vázlatrajzait! Határozza meg a szilárdanyag leválasztó ellenállását! Tervezzen mérőállomást, mely alkalmas a leválasztő áramlástani veszteségének meghatározására! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! 7
Diótörőgép tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Gyűjtse össze és tekintse át a piacon található diótörő-gépeket! Tekitnse át a korábban végzett mérési eredményeket, majd használja fel azokat a tervezés során! Állítsa össze a berendezés követelményjegyzékét! Készítsen konstrukciós megoldásokat! Készítse el a végső, kidolgozott berendezés összeállítási rajzát! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Meggymagozógép tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) Gyűjtse össze és tekintse át a piacon található meggymagozó-gépeket! Állítsa össze a berendezés követelményjegyzékét! Végezze el a tervezéshez szükséges műveleti számításokat! Készítsen konstrukciós megoldásokat! Készítse el a végső, kidolgozott berendezés összeállítási rajzát! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Makett-tartó tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) 3 BSc Gyűjtse össze a piacon megtalálható kiállításra alkalmas makett-tartókat! Állítsa össze a berendezés követelményjegyzékét! Készítsen konstrukciós megoldásokat Készítse el a végső, kidolgozott berendezés összeállítási és gyártási rajzát! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Keverős készülék áttervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) 2-3 BSc Ismerje meg a tanszéki keverős készüléket! Gyűjtse össze milyen módosításokra van szükség a gép átalakításánál! Végezze el a szükséges műveleti és szilárdsági számításokat! Készítse el a tervezett/átalakított berendezés összeállítási és gyártási rajzait! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Makett felújítása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) 2-3 BSc 8
Ismerje meg a választott makett működését! Készítsen leírást, posztert a maketthez! Gyűjtse össze milyen kiegészítőkre, alkatrészekre van szükség a felújításhoz! Végezze el a makett műszaki és esztétikai felújítását! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Makett-tartó tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Poós Tibor (poos@mail.bme.hu) 2-3 BSc Gyűjtse össze a piacon megtalálható kiállításra alkalmas makett-tartókat! Állítsa össze a berendezés követelményjegyzékét! Készítsen konstrukciós megoldásokat Készítse el a végső, kidolgozott berendezés összeállítási és gyártási rajzát! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Párolgás mérőállomás tervezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Gyűjte össze a párolgás jelenségének mérési módszereit, és a mérőberendezéseket! Készítsen konstrukciós megoldást párolgás mérőállomásra! Készítse el a mérőállomás 3D modelljét! Készítse el a tervezett/átalakított berendezés összeállítási és gyártási rajzait! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Szemcsés anyagok sűrűségének meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó Viktor Gyűjtse össze a sűrűség, halmazsűrűség, porozitás meghatározásának irodalmait! Végezzen méréseket szemcsés anyagok sűrűségének meghatározására, különböző hőmérsékletek és nedvességtartalmak mellett! A mérési eredmények alapján írjon összefüggést a szemcsés anyagok sűrűségének meghatározására a nedvességtartalom és a hőmérséklet függvényében! Hasonlítsa össze a kapott eredményeket szakirodalmi értékekkel! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Alkohol érlelő hűtő rendszer hőtechnikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné Dr. Fehér Kinga (feher@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Örvös Mária 1 BSc Készítsen összeállítást a lemezes hőcserélő kialakításokról! Állítsa össze a hőcserélőkből, tárolókból, szűrőből álló rendszer kapcsolási vázlatát és modelljét. Készítse el a számítási algoritmust! 9
Vizsgálja a hőátadó felületek alakulását a műveleti paraméterek függvényében! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Cukor oldó rendszer hőtechnikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné Dr. Fehér Kinga (feher@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Örvös Mária 1 BSc Készítsen összeállítást a keverős készülékek fűtési lehetőségeiről! Készítse el az előmelegítőből és a keverős készülékből álló rendszer hőtechnikai modelljét. Elemezze az előmelegítés felmelegítési időre gyakorolt hatását! Vizsgálja meg a fűtőgőz nyomás, a fordulatszám és az előmelegítés együttes hatását a felmelegítési időre! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Cukor besűrítő rendszer hőtechnikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné Dr. Fehér Kinga (feher@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Örvös Mária 1 BSc Készítsen összeállítást a cukoripari bepárlókról! Készítsen modellt el az egyfokozatú bepárlóból és hőcserélőből álló rendszer hőátadó felületének meghatározására Vizsgálja meg a hőátadó felületek alakulását változó fűtőgőz, páratér nyomás és kilépési koncentráció esetén! Elemezze a működési paraméterek hatását! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Keverős készülék hő- és áramlástani működésének optimalizálása Kapcsolattartó konzulens: Bothné Dr. Fehér Kinga (feher@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Örvös Mária 1 BSc Készítsen összeállítást a kisviszkozitású anyagok keverésére szolgáló keverőkről! Készítse el a fordulatszám keverési teljesítményre és felmelegítési időre gyakorolt hatását leíró modellt! Vizsgálja meg különböző keverőelemek esetén a fordulatszám felmelegítési időre és teljesítmény felvételre gyakorolt hatását! Elemezze az eredményeket! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Élelmiszerek hűtőteljesítményének vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Bothné Dr. Fehér Kinga (feher@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Örvös Mária 1 BSc Készítsen összállítást a darabos élelmiszerek fagyasztására alkalmazott berendezésekről! Ismerje 10
meg a hűtés-fagyás-utóhűtés jelenségét leíró egyenleteket. Határozza meg a hűtési igényt a különböző működési paraméterek függvényében (áramlási sebesség, anyag geometria, környezeti hőmérséklet, stb.) Elemezze a hűtőteljesítmény alakulását! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Animáció készítése különböző diffúziós folyamatok szemléltetésére Kapcsolattartó konzulens: Dr. Molnár Orsolya (omolnar@mail.bme.hu) 1 BSc Keressen alkalmazási pédákat a diffúzió különböző formáira! Készítsen szemléltető modellt a folyamat megjelenítésére! Készítsen animációt az ekvimoláris szembediffúzió és az unimoláris diffúzió szemléltetésére! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Kétkomponensű oldószerelegy regenerálása folyamatos és szakaszos rektifikálással Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) 15 t/nap vizes oldatból kell a morfolint visszanyerni 99,5 tömegrendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a. A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása b. Határozza meg a folyamatos oszlop elméleti tányérszámát és a reflux arányt, valamint a kondenzátor és a visszaforraló hőszükségletét! c. Vizsgálja meg a szakaszos szétválasztás lehetőségét, határozza meg a reflux arányt, valamint a kondenzátor és a visszaforraló hőszükségletét! d. Javasoljon belső szerkezetet, adja meg a torony fő méreteit (magasság, átmérő). Gyógyszergyári szennyvíz diklórmetánmentesítése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) 1 BSc Óránként 400 liter szennyvíz 1-2 tömegrendelkezésére áll a CHEMCAD professzionális szimulátor a feladat megoldásához. A projekt lépései: a A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c.határozza meg a folyamatos oszlop elméleti tányérszámát és a reflux arányt, valamint d kondenzátor és a visszaforraló hőszükségletét! e.javasoljon belső szerkezetet, adja meg a torony fő méreteit (magasság, átmérő). Folyamatos propilén-propán elválasztás, hőszivattyú alkalmazása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) 11
5,5 t/h tömegáramú, 61 mola projekt lépései: a. A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b.a szimulátor használatának elsajátítása c. Határozza meg az oszlop elméleti tányérszámát, a reflux arányt, valamint a kondenzátor és a visszaforraló hőszükségletét! d. Javasoljon belső szerkezetet, adja meg a torony fő méreteit (magasság, átmérő). e. Javasoljon megoldást a fejgőz mechanikus kompressziójával történő hőintegrációra. Folyamatos izobután-n-bután elválasztás, hőszivattyú alkalmazása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) 10.4 m3/h 41 tömega projekt lépései: a. A gőz-folyadék egyensúlyi viszonyok tanulmányozása b. A szimulátor használatának elsajátítása c. Határozza meg az oszlop elméleti tányérszámát, a reflux arányt, valamint a kondenzátor és a visszaforraló hőszükségletét! d. Javasoljon belső szerkezetet, adja meg a torony fő méreteit (magasság, átmérő). e. Javasoljon megoldást a fejgőz mechanikus kompressziójával történő hőintegrációra. Metanolvisszanyerés hulladék-oldószerelegyből Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) Egy gyógyszergyárban képződő évi 80 t 35 tömega 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 oldószerregenerálás szakaszos rektifikálással Kapcsolattartó konzulens: Dr. Láng Péter (lang@mail.bme.hu) Egy gyógyszergyárban évi 800 t 40 tömega 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 12
Gáz-folyadék fázisegyensúly kísérleti vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Molnár Orsolya (omolnar@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Dudinszky Balázs Tanulmányozza a gáz-folyadék fázisegyensúlyok leírási lehetőségeit! Dolgozzon ki mérési módszert az ammónia-levegő-víz rsz fázisegyensúlyának vizsgálatára és a gáz- ill. folyadék fázisbeli koncentrációk meghatározására! Mérje ki, hogy a víz különböző hőmérsékleteken mennyi ammóniát képes oldani! Mérje ki egy adott hőmérséklethez és nyomáshoz tartozó ammónia+levegő és ammónia+víz y-x fázisegyensúlyi görbéjét! Készítsen írásbeli és szóbeli beszámolót! Vékony héjak stabilitás vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Nagy András (drnagyandras@freemail.hu), további konzulens(ek): Dudinszky Balázs Készítsen kísérleti berendezést hengeres héjak stabilitás vizsgálatára, végezzen méréseket. Végezzen méréseket és a mért értékeket hasonlítsa össze a szakirodalomban ismert összefüggések alapján számított értékekkel. Nyomástartó edények korrózióvédelme Kapcsolattartó konzulens: Dr. Nagy András (drnagyandras@freemail.hu), további konzulens(ek): Szabó Viktor Szakirodalom alapján ismertesse az egyes korróziós igénybevételeket Példákon keresztül mutassa be az egyes korróziós igénybevételekkel szembeni védekezési módokat. 13
Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék DUGÓS SZÁLLÍTÁS SZÁMÍTÁSA Kapcsolattartó konzulens: Dr. Váradi Sándor (varadi@hds.bme.hu) 2 MSc hallgató számára Matematikai fizikai modell alapján meghatározandók egy csővezetékben mozgó légáteresztő anyagdugó kinematikai jellemzőinek és a pneumatikus szállítás során a dugón kialakuló nyomásesésnek az idő függvényében történő változása. A megoldáshoz a rendelkezésre álló differenciálegyenletek numerikus megoldásával a feladat megadott paramétereihez tartozó alábbi eloszlásfüggvények grafikus bemutatása szükséges: 1) a dugó által megtett út az idő függvényében s(t); 2) a dugó sebességének (szilárd anyagrészecskék sebességének) változása az idő függvényében va(t); 3) a dugó gyorsulásának változása az idő függvényében aa(t). A csővezeték nyomvonala: vízszintes egyenes csőszakasz vízszintesből függőlegesbe forduló ív függőleges egyenes csőszakasz. Szükséges előismeretek: Pneumatikus szállítás tárgy ismerete előnyt jelent Roots fúvó kagylódiagramjának meghatározása Kapcsolattartó konzulens: dr. Váradi Sándor (varadi@hds.bme.hu) 2 MSc hallgató részére Az önálló feladat célja, hogy laboratóriumban telepített Roots-fúvó kagylódiagramját (azonos hatásfokhoz tartozó pontok, görbék) korábbi mérési adatok feldolgozásával meghatározzuk. A Rootsfúvót egy egyenáramú, mérlegmotor hajtotta, így a gerjesztő körbe kapcsolt ellenállások változtatásával különböző fordulatszámot állítottak be. A levegő térfogatáram méréséhez szabványos, gyűrűkamrás mérőperemes mérőszakaszt és nyomás-, nyomás-különbség- valamint hőmérséklettávadó műszereket használtak. A méréseknél különböző állandó fordulatszámon fojtással állították be a munkapontokat. Minden mérési pontot csupán az állandósult hőmérséklet kialakulása után rögzítettek. A kísérleti eredmények feldolgozása után, meghatározhatóvá válnak az állandó fordulatszámhoz tartozó nyomáskülönbség-térfogatáram és hatásfok-térfogatáram görbék. Majd ezen görbék felhasználásával már megszerkeszthetők a kagylógörbék. Folyadék-adagoló mérleg dinamikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: dr. Váradi Sándor (varadi@hds.bme.hu) 2 MSc hallgató Alexandriai HÉRON ókori Görög matematikus, fizikus, feltaláló kb. 2050 évvel ezelőtti találmánya egy folyadék-adagoló mérleg. A cikk a fenti eszköz mozgástörvényeit mutatja be. A matematikaifizikai modell alapján a fenti eszköz mozgásának leírására egy másodrendű differenciálegyenlethez jutunk, majd annak két elsőrendű differenciálegyenlet-rendszerré alakításával, Runge-Kutta módszer alkalmazásával jutunk a megoldást leíró függvények meghatározásához. Önálló programozással meghatározandók a cikkben leírt mintapéldában szereplő kinematikai jellemzőket bemutató diagramok. 14
Szélvédőre csapódó folyadéksugár viselkedése Kapcsolattartó konzulens: Paál György (paal@hds.bme.hu), további konzulens(ek): dr. Ugron Ádám (Bosch Magyarország Kft.) / MSc hallgató részére A szélvédőre nagy sebességgel becsapódó folyadéksugarak különböző viszonyok esetén nagyon eltérően viselkedhetnek. A felület tisztasága, a becsapódó folyadéksugár sebessége és a becsapódás szöge függvényében akár a felület elégtelen nedvesítése is előállhat. A feladatot választó hallgatónak először meg kell ismerkedni a problémával, azonosítani annak főbb paramétereit. A paraméterek hatásának vizsgálatára ezután mérőállomást kell tervezni majd a felépített mérőállomás segítségével vizsgálni a különböző paraméter kombinációkat. A munka célja különböző ajánlások kidolgozása az ablakmosó rendszereket tervező konstruktőrök számára. Munkavégzés helye: Bosch Kft., Budapest, Gyömrői út Diplomaterv BSc, Nemfolytonos Gajorkin-módszer összehasonlítása kereskedelmi CFD szoftverrel Kapcsolattartó konzulens: Nagy Péter (pnagy@hds.bme.hu) 2 db BSc hallgató Jelenleg az egyik legelterjedtebb számítási módszer folyadék szimulációjára a véges térfogatok módszere. Ennek előnye, hogy megmaradási tételeket teljesíti, viszont adott rendű pontosság felett a módszer csak egyszerű geometriák esetén használható. A nemfolytonos Gajorkin módszer segítségével a módszer rendje könnyedén növelhető, és a megmaradási tételeket is teljesíti. A projekt során ezt a viszonylag új módszert összehasonlítjuk össze egy kereskedelmi CFD kóddal CFX-szel egy 2D-s geometrián. Szükséges előismeretek: alapszintű CFD felhasználói ismeretek (CFX), MatLab programozási környezet ismerete Nyíltfelszínű csatornaáramlás mérése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@gmail.com) 2 db BSc hallgató A projekt keretében a HDR Tsz. laboratóriumában található nyíltfelszínű csatornában mérünk folyadékfelszín-alakokat különböző csatorna-dőlésszögek (lejtések) esetén. A mért folyadékalakokat összehasonlítjuk az elméleti eredményekkel. Megvizsgáljuk, hogy a normál- és kritikus szint egymáshoz képesti viszonya hogyan befolyásolja az áramlást. 15
Lorenz-áramlás CFD szimulációja Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@hds.bme.hu) 1 db MSc hallgató vagy 2 db BSc hallgató részére A Lorenz-egyenletek a nemlineáris dinamikai híres egyenletei, amelyeknél először mutatták ki a kaotikus viselkedést. Ezek az egyenletek egy áramlástani probléma egyszerűsítéséből vezethetők le, ti. egy téglalap alakú tartományban az alsó- és fölső lapok közötti hőmérsékletkülönbség hatására kialakuló áramlás (Rayleigh-Bénard konvekció) vizsgálatából. A projekt során CFD módszerrel végzünk szimulációkat és ezek eredményeit összehasonlítjuk a Lorenz egyenletek viselkedésével. Szükséges előismeretek: alapszintű CFD felhasználói ismeretek Pneumatikus munkahenger erőszabályozása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@hds.bme.hu) 2db BSc vagy 1 db MSc hallgató A projekt során egy pneumatikus munkahenger erő- és/vagy poziciószabályozási viselkedését vizsgáljuk mérés segítségével. A mérőrendszer már rendelkezésre áll, a munka során a PID szabályzó paramétereinek a szabályzó pontosságára és stabilitására gyakorolt hatását vizsgáljuk. Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Hydraulic analysis of a water distribution system Kapcsolattartó konzulens: Csaba Hős, PhD (csaba.hos@hds.bme.hu) 1 or students The project aims to analyse a real-life water distribution system from the hydraulic point of view with the help of hydraulic simulation and computer modeling. We study the pressure and flow rate distribution fro different consumption scenarios and try to locate the weak points of the system. Egyenes csőben és csőidomban áramló nemnewtoni közeg numerikus áramlástani vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Csizmadia Péter (csizmadia@hds.bme.hu) MSc hallgató: Deák Tamás Dénes The importance of the non-newtonian material is increasing in the petroleum or food industry. The estimation of the friction factor and the loss coefficient can be relevant to design the pipeline systems (e.g. pump or pipe diameter selection). During the semester, the student has to build a numerical model with the help of ICEM CFD and ANSYS CFX; perform the simulations and the post-processing to determine the friction factor and the loss coefficient of the examined fittings. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX Diplomaterv MSc 16
Hengeres tartályban erősen forgó áramlás kísérleti vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Csizmadia Péter (csizmadia@hds.bme.hu) hallgató A széntüzelésű erőművekben keletkező nem kívánt melléktermékeket (port és hamut) kezelni, szállítani és tárolni kell. Ezen technológiai folyamat egyik fontos eleme a sűrűzagy keverő. Az ilyen berendezésekben a por és a hamu vízzel keveredve válik szivattyúzhatóvá és külszíni tárolásra alkalmassá. A mixerben lejátszódó bonyolult, 3 dimenziós áramlástani folyamatok megértése rendkívül fontos a keverő fejlesztése szempontjából, beleértve a környezetvédelmi és az energiahatékonysági szempontokat is. A félév során a hallgatók laboratóriumi méréseket végeznek a sűrűzagy keverő kicsinyített modelljén, meghatározzák a tangenciális és axiális sebességeloszlásokat, vizsgálják a folyadékszint és a keringetett térfogatáram hatását. Folyadék cseréje bögrében Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Paál György 1 BSc vagy MSc hallgató Kíváncsiak vagyunk rá, hogy mekkora lesz a frissen betöltött és a korábbi víz térfogataránya, ha egy vízzel teli bögrébe még egy fél bögrényi vizet töltünk. A hallgató feladata a problémát 2D, majd 3D numerikus áramlástani szimulációval vizsgálni, melyben a víz betöltését a bögrével koncentrikus vízsugárként modellezi, melynek paramétereit (sebesség, átmérő) szimulációnként változtatja. Szükséges előismeretek: Ansys felhasználói Kavitáció felderítése spektrumanalízissel Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu) vagy 1 MSc hallgató A kavitáció a vízhálózatokban általában nemkívánatos jelenség, felderítése azonban nehézkes, ameddig az áramlástechnikai gép üzemi paramétereiben jelentős romlást nem okoz. A hallgatók feladata a Tanszék kavitációs mérésekre kialakított berendezésén (http://www.vizgep.bme.hu/letoltesek/targyak/bmegev rezgésgyorsulás-spektrumok felvétele, majd a spektrumokon a kavitációra utaló jelek keresése. Szükséges előismeretek: Áramlástechnikai gépek című tárgy abszolvált vagy folyamatban Diplomaterv BSc, Lomakin-hatás numerikus áramlástani vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu) 1 vagy 2 MSc Lomakin az 1950-es években megfigyelte, hogy vízgépek forgórészeinek sajátfrekvenciája üzem közben elhangolódik a - száraz - próbapadi mérésekhez képest. A hallgató(k) célja a Lomakin-hatás 17
szakirodalmi felkutatása, majd a jelenség vizsgálata numerikus áramlástani szimulációval. Szükséges előismeretek: Ansys ICEM CFD és Ansys CFX felhasználói Investigation of the Lomakin-effect with CFD Kapcsolattartó konzulens: Gergely Hajgató (ghajgato@hds.bme.hu) 1 or 2 MSc Lomakin has been observed in the 1950s, that the eigenfrequency of a pump s rotor is not the same during operation and running dry on the test bench. The task is to collect literature on this phenomenon and investigate the Lomakin-effect with the aid of CFD. Szükséges előismeretek: Fluid Machinery performed Ansys ICEM CFD and Ansys CFX user capabilities Szélturbina járókerék tervezése Kapcsolattartó konzulens: Kullmann László (kullmann@hds.bme.hu) 1 MSc vagy legalább hatodik szemeszteres BSc hallgató részére Tervezzen 3,5 m/s átlagos szélsebességre, melynek időbeli eloszlása adott, vízszintes tengelyű szélturbinát, amelynek névleges teljesítménye 30 kw. Tervezze meg a turbinakerék fő méreteit és háromlapátos járókerék egy lapátját. Rendelkezésre áll a konzulens előadásvázlata és Gráf Mihály hasonló témában készült diplomaterve. Szükséges előismeretek: MatLab programozás, valamilyen testmodellező (pl. ProE, Auto CAD) program ismerete. Alakoptimalizálás beépített ANSYS algoritmussal 2 elemű Formula autó hátsó szárny esetén Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (csippa.benjamin@gmail.com) BSc Formula autók tervezésében nagy szerepet játszik az idő, aminek rövidsége sokszor a fejlesztők munkáját megnehezíti. Egy új modellezési módszer az, hogy nem véletlenszerű geometriák kipróbálása után kell kiválasztani a megfelelőt, mivel a módszer alkalmaz egy olyan algoritmust, amely egy kifejezett arány tényező optimalizálását végzi lepésről lépésre. A hallgató feladat egy ilyen modell félépítése, megismerése, modellezése 2D vagy 3D környezetben. Szükséges előismeretek: ANSYS felhasználói ismeretek, nem baj ha 0 a tantárgynak a része a program megismerése. 18
Nyomáshatároló szelep zárótestére ható erő vizsgálata (CFD) Kapcsolattartó konzulens: Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu) hallgató részére A direkt rugóterhelésű nyomáshatároló szelepek működése szempontjából az egyik legfontosabb jellemző az áramlásból eredően a zárótestre ható erő a nyitás függvényében. A feladat célja Ansys CFX segítségével modellezni ennek az erőnek az állandósult állapotbeli alakulását különböző zárótest geometriákra egy adott nyomás- és nyitás tartományon. Szükséges előismeretek: ICEM és Ansys CFX ismerete előny, de nem feltétel. Harmonikus mozgást végző test ellenállás-tényezőjének meghatározása (CFD) Kapcsolattartó konzulens: Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu) 2 MSc hallgató részére Az ellenállás-tényezőre vonatkozó számítások és mérések jellemzően állandósult állapotbeli szituációkra vonatkoznak kérdés, hogy ezek az eredmények mennyiben alkalmazhatók akkor, ha az áramlásba helyezett test nagyfrekvenciás lengőmozgást végez. A munka célja egy olyan CFD modell megalkotása, mellyel a stacioner és instacioner ellenálláserők összehasonlíthatók. A feladat elkészítése során a hallgatók megismerkedhetnek a deformálódó hálóban és a dinamikus újrahálózásban rejlő lehetőségekkel is. Szükséges előismeretek: ICEM és Ansys CFX. Nyomáshullám terjedési-sebesség meghatározása humán, artériás érhálózatban Kapcsolattartó konzulens: Horváth Tamás dr. (tom.horvath.md@gmail.com), további konzulens(ek): Dr. Halász Gábor Az pulzushullám terjedési sebesség (PWV) napjainkban elterjedt diagnosztikai paraméter az orvosi gyakorlatban. Az emberi artériás hálózatban kialakuló ciklikus áramlásban a pulzushullám terjedési sebessége többek között a sorba kapcsolt erek viszko-elasztikus mecahnikai tulajdonságaitól függ. A nem invazív körülmények között, humán alanyokon végzett vérnyomásmérés mérési hibákkal, zajjal terhelt; a PWV az így mért görbékből számítható paraméter. A feladatot választó hallgató célja, hogy a szakirodalmi ajánlások alapján meghatározza a nyomáshullámok kiinduló - "talppontját", valamint ezen talppont az elektrokardiogram jellegzetes, nagy amplitúdójú R hullámától vett időbeli távolságát, és ezáltal bescülje a PWV értékét. Ehhez a hallgatók számára egyidejű EKG és nyomáshullám regisztrátumokat biztosítunk. Járókerék tehetetlenségi nyomatékának mérése Kapcsolattartó konzulens: Angyal István (angyal.istvan@gmal.com) 2BSc és vagy MSc halgató részére 19
Az áramlástechnikai gépek fontos eleme a járókerék. Dinamikai vizsgálatokhoz fontos a tehetetlenségi nyomaték ismerete. Az összetett geometria, illetve a gyártási hibák miatt a számítás csak közelítő eredményt ad. Egyes esetekben szükségessé válhat a mérése. Első lépésben megvizsgálnánk a Tanszéken megoldható mérési módszereket. Ezt követöen elkészítenénk a mérés számítógépes modelljét. Ezen vizsgálatokra alapozva elkészítenék a mérőberendezést, és megmérnék a Tanszéken található járókerék tehetetlenségi nyomatékát. Forma 1-es versenyautó egy kiválasztott elemének CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (graf@hds.bme.hu) 1 vagy, illetve 1 Msc hallgató részére A cél egy kiválasztott aerodinamikai elem megértése és kvalitatív vizsgálata ANSYS CFX szoftver segítségével. Főbb feladatok: modellépítés 3D-ben, hálózás, szimulációk futtatása Szükséges előismeretek: bármilyen CAD szoftver valamint ANSYS ICEM, CFX Diplomaterv BSc, Forma 1-es versenyautó hátsó szárnyának CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (graf@hds.bme.hu) 1 vagy, illetve 1 Msc hallgató részére A cél egyadott hátsó szárnygeometria vizsgálata ANSYS CFX szoftver segítségével. Főbb feladatok: modellépítés 3D-ben, hálózás, szimulációk futtatása, értékelés Szükséges előismeretek: bármilyen CAD szoftver, valamint ANSYS ICEM, CFX Szárnyprofil CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (graf@hds.bme.hu) 1 BSc, ill. 1 MSc hallgató részére A cél egy tetszőlegesen kiválasztott szárnyprofilhoz megtalálható mérési eredmények igazolása ANSYS CFX szoftver segítségével. Főbb feladatok: modellépítés 2D-ben, hálózás, szimulációk futtatása, értékelés Szükséges előismeretek: AutoCAD, valamint ANSYS ICEM, CFX Akusztikusan gerjesztett gőz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Varga Roxána (rvarga@hds.bme.hu) Klapcsik Kálmán (kalmi90@freemail.hu) Több, BSc/MSc 20
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! Válaszd a piros pirulát és megmutatom milyen mély a nyúl ürege! Szükséges előismeretek: Matlab Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Örvényszivattyú nyomóvezeték rendszer sajátfrekvenciájának kísérleti vizsgálata. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) Több, BSc/MSc Gerjesztett rendszerekben egy speciális fizikai jelenség, az úgy nevezett rezonancia jelenség léphet fel, általában egy jól definiált frekvenciánál (rezonancia frekvencia). A mérnöki gyakorlatban ez káros/kerülendő jelenségként ismert, gondoljunk csak a rezonancia katasztrófa elnevezésre. Még ha a szerkezet nem is megy tönkre azonnal, a rezonancia frekvencián történő üzemeltetés hosszú távon negatívan befolyásolja az egész rendszer élettartamát. A feladat célja egy a tanszék laborjában található szivattyú - nyomóvezeték rendszer sajátfrekvenciájának a meghatározása. Ez a rendszer nyomócsonkjára szerelt nyomástávadó jeléből számolt spektrumok szisztematikus kiértékelésével kapható meg. Szükséges előismeretek: Excel, Word, (Matlab) Spektrál módszerek alkalmazása az áramlástanban. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Till Sára (till.saci@gmail.com) Klapcsik Kálmán (kalmi90@freemail.hu) Több, BSc/MSc Valós, áramlástani jelenségek leírására és megértéséhez gyakran parciális differenciálegyenletet vagy egyenletrendszert kell megoldanunk. Ezeknek az egyenleteknek a legtöbb esetben nem létezik analitikus, egyszerű képletekkel megadható megoldása, ezért valamilyen numerikus módszert kell használnunk. A numerikus megoldásnak a lényege, hogy az ismeretlen megoldást csak bizonyos pon- 21
tokban (térbeli és időbeli hálón) határozzuk meg, így a folytonos megoldás függvényét egy pont sorozattal közelítjük. Minél finomabb a térbeli és időbeli felosztás, annál precízebben tudjuk az ismeretlen megoldást közelíteni. A legtöbb, kereskedelmen kapható és/vagy nyílt forrás kódú szoftverek (ANSYS CFX, ANSYS Fluent, OpenFOAM) 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 a 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 terjedő és fejlődő módszernek a lelki világával. Ha eleged van a hónapokig tartó hálózásból, és az irdatlan mennyiségű checkbox kombinációk kipróbálása után sem lefutó szimulációkból, akkor ez a te önálló feladatod! Szükséges előismeretek: Matlab Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Experimental investigation of the resonance properties of a turbomachine pipeline system. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Ferenc Hegedűs (hegedusf@hds.bme.hu) Several, BSc/MSc In excited systems a special physical phenomenon can occur, which is called resonance, at a usually well defined value of the frequency (resonance frequency). In industrial applications it is known as a dangerous and avoiding situation; think about the term resonance catastrophe. Even if the structure does not ruin immediately the permanent operation near the resonance frequency acts upon the lifetime of the system in the negative way. The aim of the project is to determine the resonance properties of a turbomachine - pipeline system found in the laboratory of the department. It can be achieved by the systematic analysis of the spectra of the measured signal of a pressure transducer placed after the delivery side of the turbomachine. Szükséges előismeretek: Excel, Word, (Matlab) Measurement of characteristic curve of a turbomachine and affinity Kapcsolattartó konzulens: Dr. Ferenc Hegedűs (hegedusf@hds.bme.hu) Several, BSc/MSc During the project characteristic curves of a turbomachine will be measured at different rotor speeds. The characteristic curve of a turbomachine is the pressure difference in terms of heights as a function of the volume flow rate. With a suitable transformation of the quantities the curves become nearly identical. We shall verify this fact called the law of affinity. In order to evaluate the measurement data knowledge of Excel is required. 22
Szükséges előismeretek: Excel, Word Koszorúér hálózat modellezése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) / MSc hallgató részére A szív táplálását végző két nagy artéria több ágra oszlik, amelyek behálózzák a szívet, ezek a koszorúerek, orvosi nyelven a koronáriák. Ez a hálózat látja el vérrel a szívizomzatot. Különleges, finom szerkezetű verőerek, amelyek természetesen a szervezet minden területén megtalálható verőérrendszer részei. A koszorúér hálózat modellezésének nehézségei abban rejlenek, hogy a szívet behálózó erekben kialakuló áramlási viszonyokat nagyban befolyásolja a szívműködés maga, a lüktető összehúzódások során az erek végei is ritmusosan elzáródnak. A feladatot választó hallgatóknak feladata koszorúér hálózat tanulmányozása a szakirodalom alapján, egy egyszerűsített modell megfogalmazása, majd a modell beültetése a tanszéki hálózatszámító programba. A szívizom valós működését alapul véve olyan perifériás ellenállásmodell kidolgozása, mellyel a valóságban mérhető áramlási viszonyokkal jól egyező eredmények kaphatók. Szükséges előismeretek: MatLab Diplomaterv BSc, Érállapot jellemző paraméterek becslése orvosi mérési eredmények alapján Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) 1 BSc / MSc hallgató részére Tanszékünkön rendelkezésre áll egy hálózatszámító program, amivel az emberi artériás hálózat egyszerűsített hidraulikai modelljén végezhetők 1D áramlási szimulációk. A szimulációk bemenő paraméterei (ér hosszak, átmérők, rugalmassági adatok) jelen állapotban szakirodalomból vett átlagos értékek. A munka célja, mérési eredmények alapján olyan egyedi paraméterek meghatározása, amik az adott alany személyre szabott jellemzőinek tekinthetők. Az Érsebészeti Klinikán lezajlott nagyszabású vizsgálatsorozat alapján rendelkezésre állnak olyan adatok, mint vérnyomásgörbék a test több pontján, testméretek, pulzushullám terjedési sebesség... stb., amik alapján ezek az egyedi paraméterek (illetve ezek kiinduló értékei) megbecsülhetők. A hallgató feladata a páciensekről kapott adatok statisztikai feldolgozása, ez alapján a szimulációhoz szükséges paraméterek meghatározása. A kapott paraméterekkel a hidraulikai számítás elvégzése, az eredmények értékelése. Vérnyomásgörbék elemzése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) / MSc hallgató Az orvosi gyakorlatban a mért artériás vérnyomásgörbéknek csak néhány jellemzőjét használják fel diagnosztikai célokra, holott valószínűleg több információt hordoznak. Korábbi tanszéki kutatásokból úgy tűnik, a vérnyomásgörbe Fourier-spektrumának elemzéséből pl. lehet következtetni az érrendszerben keringő vér mennyiségére. A feladatot végző hallgatónak első lépésben meg kell 23
határozni, a periodikus nyomásgörbéből milyen hosszú szakasz elemzése szükséges és elégséges a vizsgálathoz. El kell készíteni a nyomásgörbék spektrumát, és statisztikai módszerek használatával a korábbi eredményeket figyelembe véve- összefüggést kell keresni a Fourier-együtthatók és a keringő vér mennyiségét mutató más paraméter(ek) között. Az artériás nyomásgörbék más módszerekkel is elemezhetők (más ismert típusú függvények összegeként is előállíthatók), a hallgató feladata egy másik módszerrel is a görbék felbontása, a spektrumból kapott eredményekkel való összevetése. Diplomaterv BSc, Séta, kocogás és futás hatása az érhálózatra Kapcsolattartó konzulens: Szabó Viktor (vszabo@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Halász Gábor és/vagy 1 MSc hallgató részére A feladat egy sétáló, egy kocogó és egy futó ember érhálózatában lévő vérnyomás és sebesség kiszámítása a tanszék munkatársai által írt MATLAB-program segítségével, majd az eredményként kapott eloszlások összehasonlítása, elemzése. Elsősorban a mozgás hatását vizsgáljuk, az mozgással járó élettani hatásokat egyelőre csak korlátozott mértékben vesszük figyelembe. Szükséges előismeretek: Áramlástani, ill. matematikai alapismeretek szükségesek, MATLABprogramozás nem előfeltétel. Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Véralvadás szimulálása agyi artériában Kapcsolattartó konzulens: Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu) 1 BSc vagy 1 MSc hallgató részére A szimuláció során kisebb agyi érszakasz áramlásában vizsgáljuk a véralvadást, egy a tanszéken fejlesztett megoldó szoftver segítségével, ami rács-boltzmann módszeren alapul. Az áramlásban úszó vérlemezkék egyszerűsített dinamikáját kiszámolva a vérlemezkék aktiválódása és kitapadása a véráramból becsülhető. A feladat elvégzése során meg lehet ismerkedni a tranziens áramlások alapvető jellemzőivel, illetve az áramlásban szállított apró részecskék viselkedésével. Szükséges előismeretek: A feladat elvégzéséhez alapvető áramlástani ismeretek szükségesek, és kezdő programozási tudás ajánlott (de minimális többletenergiával a feladatvégzés közben a szükséges programozói ismeretek elsajátíthatóak) (C és Python vagy Matlab). Diplomaterv MSc, Agyi érgeometria áramlástani vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu) vagy 2 MSc hallgató részére Az Országos Idegtudományi Intézetből származó kóros agyi érszakasz geometriák áramlástani vizsgálata Ansys CFX segítségével. A kóros érszakaszok klinikai kezelésének fejlesztését célzó kutatások gyakran alkalmaznak CFD szimulációkat az érszakaszok áramlástani tulajdonságainak felderítésére. 24
A véráramlás lokális tulajdonságai befolyásolhatják az orvosi döntéshozatalt, valamint előre jelezhetnek jővőbeli komplikációkat. A feladat egy adott geometria tranziens vizsgálata, meghatározva a falon ható terheléseket. Szükséges előismeretek: A feladat elvégzéséhez alapvető áramlástani ismeretek, valamint az Ansys programcsomag (ICEM, CFX) kezdő felhasználói szintű ismerete szükséges. Vérerek fali terhelésének becslése érközépvonal alapján Kapcsolattartó konzulens: Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu) 1 BSc vagy MSc hallgató A szívizmot tápláló koszorúerek mentén jelentkező betegségek a leggyakoribbak közé tartoznak az emberi populációban. A koronária érhálózat teljes áramlástani analízise komplikált feladat. A jelen kiírásban egy egyszerűsített módszert fejlesztünk az érfal terhelésének meghatározására. Az érhálózat középvonalának meghatározása rutin feladatnak számít. Ha ezt a görbét áramvonalként fogjuk fel, az áramlást leíró egyenletek ementén drasztikusan egyszerűsödnek, és több paraméter, például a nyomáseloszlás egyszerűen számíthatóvá válik komplex áramlásszimuláció nélkül is. Szükséges előismeretek: A feladat elvégzéséhez alapvető áramlástani ismeretek, és alapszintű programozói tudás szükségesek, vagy némi többletenergiával elsajátíthatóak (Python vagy Matlab vagy Julia). Diplomaterv BSc, Periféria illesztése artériás hálózathoz Kapcsolattartó konzulens: Halász Gábor (halasz@hsd.bme.hu) 1-2 (újat tanulni akaró) BSc vagy MSc hallgató részére 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. Elvégzendő feladatok: o szakirodalom tanulmányozása; o a frekvencia-függő perifériás ellenállás modelljének elkészítése, kódolása Matlab alatt; o a modell illesztése a tanszéki programcsomagba; o összehasonlító számítások végzése az ohmikus és a frekvencia-függő ellenállás esetére. Szükséges előismeretek: Javasolt előismeretek: lengések csőhálózatban, Matlab. Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, 25