, Diplomaterv kiírások 2015/16 őszi félév Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Áramlástan Tanszék Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 2015. szeptember 8. 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. szeptember 11-ig). 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 4 Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 5 Kísérleti és numerikus eredetű adatsorok Padé-illesztése................... 5 Padé fitting of experimental/numerical data series...................... 5 Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék 6 Szemcsés anyagok sűrűségének meghatározása......................... 6 Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 7 Csővég lekerekítés hatása a nyomáshatároló szelep zárótestére ható erőre (Búcsú Zalán számára)........................................... 7 Harmonikus mozgást végző test ellenállás-tényezőjének meghatározása (CFD)....... 7 Akusztikusan gerjesztett gőz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata....... 7 Örvényszivattyú nyomóvezeték rendszer sajátfrekvenciájának kísérleti vizsgálata..... 8 Experimental investigation of the resonance properties of a turbomachine pipeline system. 8 Measurement of characteristic curve of a turbomachine and affinity............. 8 Spektrál módszerek alkalmazása az áramlástanban....................... 9 Káosz................................................ 9 Axiális szivattyú hegesztett kivitelű vezetőlapát házának hidraulikai tervezése....... 10 Fúrószár süllyesztésének rekuperatív fékezése......................... 10 Kriging alapú metamodel felállítása.............................. 10 Kirging interpoláció alkalmazása áramlástechnikai alakoptimalizáláshoz.......... 11 Áramlástechnikai alakoptimalizálás "fagyasztott gradiens" módszerrel............ 11 U-cső optimailizálása Adjoint módszerrel............................ 11 Koszorúér hálózat modellezése................................. 11 Vérnyomásgörbék elemzése................................... 12 2
Érállapot jellemző paraméterek becslése orvosi mérési eredmények alapján......... 12 Forma 1-es autó hátsó szárnyának CFD vizsgálata...................... 13 Pulzushullám amlifikáció vizsgálata............................... 13 Vérnyomásmérő laborberendezés fejlesztése.......................... 13 Artériás nyomásmérő eszköz fejlesztése............................. 13 Repülőgép szárnyvégének CFD vizsgálata........................... 14 Kontrasztanyag keveredési mechanizmusa........................... 14 Sík szabadsugárak kilépés közeli CFD szimulációja...................... 14 Nemlineáris oszcillátorok bifurkációs struktúrájának vizsgálata............... 15 Hasi aortába implantált orvosi áramlásmódosító eszközök hatásának vizsgálata...... 15 A Poisson-egyenlet numerikus megoldása véges differenciák módszerével........... 15 Szívkatéter áramlástechnikai vizsgálata............................ 15 3
Áramlástan Tanszék Az Áramlástan tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon, a következő linkre kattintva: http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/neptun/feladatkiirasok/2015-2016-i/feladatkiiraso 4
Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Kísérleti és numerikus eredetű adatsorok Padé-illesztése Kapcsolattartó konzulens: Fülöp Tamás (fulop@energia.bme.hu) 1 BSc Ahogy a Taylor-közelítés polinommal közelít egy függvényt, a Padé-közelítés két kisebb polinom hányadosával. Ez nagyobb tartományon nyújthat jó közelítést, és adatsorokra is jobb viselkedésű függvényillesztést javasol. A feladat ilyen illesztések vizsgálata. Padé fitting of experimental/numerical data series Kapcsolattartó konzulens: Fülöp Tamás (fulop@energia.bme.hu) 1 BSc (in English) While the Taylor approximation approximates a function by a polynomial, the Padé approximation does it by the ratio of two smaller polynomials. This may provide fairly good approximation on a larger domain, and suggests a function type fitting better on data series. The task is to investigate such fittings. 5
Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Szemcsés anyagok sűrűségének meghatározása Kapcsolattartó konzulens: Dr. Viktor 2 BSc Poós Tibor (poos@mail.bme.hu), további konzulens(ek): Szabó 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! 6
Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék Csővég lekerekítés hatása a nyomáshatároló szelep zárótestére ható erőre (Búcsú Zalán számára) Kapcsolattartó konzulens: Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu) 1 BSc hallgató részére Korábbi szimulációs tapasztalatok alapján a zárótest és a csatlakozó csővezeték között egy jelentős leválási zóna jelenik meg, csökkentve és a szelep áteresztőképesség. A hallgató feladata numerikus áramlástani szimulációk végzése különböző csővég kialakítások mellett, illetve a kapott eredmények kiértékelése. Szükséges előismeretek: ANSYS felhasználói ismeret Diplomaterv BSc Harmonikus mozgást végző test ellenállás-tényezőjének meghatározása (CFD) Kapcsolattartó konzulens: Erdődi István (ierdodi@hds.bme.hu) 2 BSc/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. Szükséges előismeretek: ANSYS felhasználói ismeretek Akusztikusan gerjesztett gőz/gáz buborék dinamikus viselkedésének vizsgálata. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) BSc/MSc 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 7
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) 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) Experimental investigation of the resonance properties of a turbomachine pipeline system. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Ferenc Hegedűs (hegedusf@hds.bme.hu) 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) Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Measurement of characteristic curve of a turbomachine and affinity Kapcsolattartó konzulens: Dr. Ferenc Hegedűs (hegedusf@hds.bme.hu) BSc/MSc During the project characteristic curves of a turbomachine will be measured at different rotor 8
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. Szükséges előismeretek: Excel, Word Spektrál módszerek alkalmazása az áramlástanban. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) 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 pontokban (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, Káosz. Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hegedűs Ferenc (hegedusf@hds.bme.hu) BSc/MSc A projekt során a kaotikus rendszerek viselkedésével, kontrol paraméterektől való függőségével ismerkedünk meg. A vizsgált modell egy nagyon egyszerű iterációs leképezés, az úgy nevezett Logistic Map. Ezt a modellt eredetileg a populáció dinamikában alkalmazták. Az iterációs leképezés gyakorlatilag egy szám sorozat, ahol soron következő szám értéke az előző szám értéktől függ. Hasonló számsorozattal az élet számos területén találkozhatunk, gondoljuk például valamilyen digitális mérési folyamatra, ahol a mért mennyiséget, mint egy számsorozat tároljuk a számítógépen. A matematikai modell, egyszerűsége miatt, rendkívül alkalmas a kezdő diákok számára az olyan 9
absztrakt fogalmak megértésére, mint káosz, Lyapunov exponens, bifurkációs struktúra. Az előbb említett példánál maradva, a szakemberek körében még mindig kihívás eldönteni egy mért, hibával terhelt jelről, hogy az sztohasztikus (véletlenszerű) vagy tényleg kaotikus. Továbbá, az egyenlet alkalmas a numerikus módszerek és az igényes paraméter tanulmány technikáinak elsajátítására. Egyszerű programozhatósága végett, ha a projekt nagyon jól halad, akkor a feladatot Matlab-tól eltérő szoftveres környezetben is meg lehet valósítani (c++ / CUDA-GPU), vagy a megszerzett tapasztalatokat összetettebb modelleken (pl. folytonos) lehet kamatoztatni. Szükséges előismeretek: Matlab, (C++, CUDA-GPU) Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Axiális szivattyú hegesztett kivitelű vezetőlapát házának hidraulikai tervezése Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Egyed Csaba Slenker Dániel részére Egy, a Ganz termékpalettájában szereplő axiális szivattyú vezetőlapátozásának lapátprofil kialakítása úgy, hogy a lapátok lemezanyagból legyárthatók legyenek. Szükséges előismeretek: ANSYS felhasználói Diplomaterv BSc Fúrószár süllyesztésének rekuperatív fékezése Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Csikós Gábor Antal-Jakab Erik részére Egy meglévő fúróberendezésen a vízfék cseréje egy új fékberendezésre, mellyel a fúrószár süllyesztésekor a fellépő kötélerő adott határok között tartható, a fékezési energia esetlegesen visszanyerhető. Diplomaterv BSc Kriging alapú metamodel felállítása Kapcsolattartó konzulens: Hajgató Gergely (ghajgato@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Hős Csaba 1-2 MSc hallgató részére CFD-vel segített optimalizáció során sok esetben korlátozó tényező a szimuláció számításigénye, mely egyértelműen az optimalizáció legtöbb időt igénylő folyamata. A hallgató(k) feladata egy metamodel felállítása, mellyel egy tetszőleges CFD szimuláció kiváltható, az optimalizáció jelentősen gyorsítható. Szükséges előismeretek: MatLab programozói 10
Kirging interpoláció alkalmazása áramlástechnikai alakoptimalizáláshoz Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Hajgató Gergely 1 vagy 2 Bsc vagy MSc hallgató A projekt során megismerkedünk a Kirging interpolációval, mely egy speciális módszer adatbázisokban tárolt adatok sokdimenziós interpolációjára. Az egyszerű feladatokon végzett tesztek után egy áramlástechnikai optimalizációs feladat metamodelljének használjuk a Kirging módszert. Az optimalizációs feladat ICEM és CFX fájljait a hallgatók rendelkezésére bocsájtjuk. Szükséges előismeretek: Matlab alapképzettség Áramlástechnikai alakoptimalizálás "fagyasztott gradiens" módszerrel Kapcsolattartó konzulens: Dr. Hős Csaba (csaba.hos@gmail.com), további konzulens(ek): Hajgató Gergely 1 vagy 2 Bsc vagy MSc hallgató részére A projekt során megismerkedünk a gradiens-alapú optimalizációs módszerekkel és azok számításigényével. Az egyszerű feladatokon végzett tesztek után egy áramlástechnikai optimalizációs feladat megoldására alkalmazzuk a "befagyasztott gradiens" módszert. Az optimalizációs feladat ICEM és CFX fájljait a hallgatók rendelkezésére bocsájtjuk. Szükséges előismeretek: Matlab alapok U-cső optimailizálása Adjoint módszerrel. Kapcsolattartó konzulens: Csippa Benjamin (csippa.benjamin@gmail.com) 2 Bsc U-cső geometria optimalizációja (2D és 3D) eredmények összehasonlítása más módszerek eredményeivel. Szükséges előismeretek: ANSYS felhasználói szintű ismerete Koszorúér hálózat modellezése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Horváth Tamás (thorvath@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Till Sára Szabó Viktor Dr. Halász Gábor 2 BSc / 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 11
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 Vérnyomásgörbék elemzése Kapcsolattartó konzulens: Dr. Horváth Tamás (thorvath@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Till Sára BSc 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 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. Szükséges előismeretek: MatLab, esetleg R Érállapot jellemző paraméterek becslése orvosi mérési eredmények alapján Kapcsolattartó konzulens: Dr. Horváth Tamás (thorvath@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Till Sára Dr. Halász Gábor BSc / MSc hallgató részére Tanszékunkön 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) megbecsulhetők. 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. 12
Szükséges előismeretek: MatLab, esetleg C Forma 1-es autó hátsó szárnyának CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (graf@hds.bme.hu), további konzulens(ek): - 1 BSc vagy MSc hallgató részére Egy már megkezdett téma folytatása, melyben a hátsó szárny véglapjai geometriájának vizsgálata a cél. Szükséges előismeretek: nincs kötelező, de ANSYS ICEM, CFX alapismeret jól jön Pulzushullám amlifikáció vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) 1 BSc/MSc hallgató részére Orvosi szakirodalomból ismert tény, hogy az artériás pulzusnyomás terjedelme a szívtől a végtagok felé növekszik. Vannak olyan esetek, ahol azonban egészséges páciensek esetében is, ez a jelenség nem figyelhető meg. A feladat célja 1D modellezés segítségével egyszerű hálózatoktól (egy elágazás) kiindulva egyre bonyolultabb struktúrát felépítve megvizsgálni, milyen hatása van az érhálózat geometriájának a pulzusnyomás amplifikációra. Szükséges előismeretek: Alapszintű MatLab ismeretek Diplomaterv BSc, Diplomaterv MSc, Vérnyomásmérő laborberendezés fejlesztése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu) 2 BSc/ 1 MSc hallgató A hemodinamika oktatásának fontos része a különböző vérnyomásmérési technikák megismertetése a hallgatókkal. Ennek keretén belül mind a mandzsettás auszkultációs, mind a tonometriás non-invazív vérnyomásmérési technikákat oktatjuk a hallgatóknak. A laborgyakorlatokhoz olyan berendezésre van szükség, amelyen szimultán mérhető a mandzsettanyomás, detektálható a higanyoszlop mozgása és eközben tonometriás jel is rögzíthető. A feladat célja egy erre alkalmas laborberendezés elkészítése, felműszerezése és a próbamérések elvégzése. Szükséges előismeretek: - Artériás nyomásmérő eszköz fejlesztése Kapcsolattartó konzulens: Till Sára (tillsara@hds.bme.hu), további konzulens(ek): dr. Horváth Tamás 1 BSc / MSc hallgató részére 13
A tanszéki laboratóriumban rendelkezésre áll az emberi artériás rendszer egyszerűsített modellje, amelyen több helyen nyomásmérési pontok vannak. A berendezés jelenleg alvó állapotban van. A feladat célja a berendezés újraélesztése, felműszerezése, próbamérések (néhány paraméter megváltoztatásának hatásait megvizsgálva) elvégzése. Repülőgép szárnyvégének CFD vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Gráf Mihály (graf@hds.bme.hu), további konzulens(ek): - 1-2 BSc/MSc hallgató részére A cél a repülőgépek szárvégein alkalmazott örvényleválás-csökkentő elemek megismerése, összehasonlítása. Szükséges előismeretek: Nem kötelező, de ANSYS ICEM és CFX ismerete jól jön a szimulációkhoz, valamint tetszőleges 3D CAD program a modellépítéshez Diplomaterv BSc, Kontrasztanyag keveredési mechanizmusa Kapcsolattartó konzulens: Dr. Paál György (paal@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu 1 BSc vagy 1 MSc hallgató részére Orvosi képalkotó eljárások sokszor kontrasztanyag befecskendezésén és annak az érhálózatban való láthatóvá tételén alapulnak. Kevéssé kutatott terület a kontrasztanyag keveredése a vérrel - annak feltérképezése, hogy valójában mit lát a képalkotó eljárás. Szükséges előismeretek: ANSYS CFX ismerete előny, de nem abszolút feltétel Sík szabadsugárak kilépés közeli CFD szimulációja Kapcsolattartó konzulens: Nagy Péter (pnagy@hds.bme.hu), további konzulens(ek): Dr. György 1 BSc hallgató Paál A szabadsugarak az áramlástan számtalan területén megjelennek (légbeömlő nyílások, fúvós hangszerek, légfüggönyök, sugárhajtóművek, fúvókák különböző folyamattechnikai berendezésekben). A kilépési profil jelentősen befolyásolja a beömlés áramlástani tulajdonságait. Bizonyos esetekben cél a minél egyenletesebb kilépési profil (ún. top-hat profil) létrehozása. A hallgató feladata különböző (szakirodalomban, illetve a tanszéken alkalmazott) fúvóka geometriák CFD vizsgálata CFX programmal, és az eredmények kiértékelése. Szükséges előismeretek: CFX, ICEM és MatLab ismerete előny, de nem szükséges 14
Nemlineáris oszcillátorok bifurkációs struktúrájának vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Klapcsik Kálmán (kklapcsik@hds.bme.hu) 1-2 BSc és/vagy MSc hallgató részére A feladat célja, hogy a hallgató nemlineáris dinamikai ismereteket szerezzen a Duffing és/vagy Toda oszcillátor vizsgálatán keresztül, megismerkedjen az alapvető numerikus eszközökkel (Poincaré metszet, bifurkációs diagram, Lyapunov exponens, Winding number), melyek segítségével leírható a struktúra egy ilyen rendszerben. A feladat lehetőséget nyújt a MATLAB programozói készségek fejlesztésére. Szükséges előismeretek: MATLAB ismerete előny, de nem követelmény, kellő szorgalom és önállóság mellett. Hasi aortába implantált orvosi áramlásmódosító eszközök hatásának vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Závodszky Gábor (zavodszky@hds.bme.hu) 1 BSc vagy 1 MSc Az aorta egyik kóros elváltozása az aneurizma. A beteg érszakasz áramlásból való kizárására az áramlást megvezető, úgynevezett sztent-graftot ültetnek az érbe. Az implantálásnak több lehetséges módja létezik, amelyek közül a két legelterjedtebbet vizsgáljuk meg áramlástani szempontból. A feladat alapját képező geometriákat az Érsebészeti Klinika bocsájtja rendelkezésünkre. Szükséges előismeretek: CFD alapismeretek, véges térfogatos módszerhez hálózási tapasztalat Diplomaterv BSc, A Poisson-egyenlet numerikus megoldása véges differenciák módszerével. Kapcsolattartó konzulens: Varga Roxána (rvarga@hds.bme.com) 1 BSc hallgató részére A feladat elvégzésével a hallgató megismerheti a közönséges differenciálegyenletek numerikus módszereinek egy kis részletét. A numerikus megoldót Matlab környezetben kell elkészíteni. Szívkatéter áramlástechnikai vizsgálata Kapcsolattartó konzulens: Dr. Halász Gábor (halasz@hds.bme.hu) Választhatják olyan BSc-s vagy MSc-s hallgatók, akik szívesen tanulnak az orvos-mérnök határterületen lévő új anyago A nagyvérkör szívközeli (centrális) pontjában a vérnyomást szívkatéterrel mérik. A szívkatéter áramlástechnikai szempontból egy Pitot cső, amely rugalmas impulzusvezetékét egy artérián keresztül a szívközeli pontig vezetik fel. A nyomásérzékelő szenzor az impulzusvezeték külső végén helyezkedik el. Alapvető kérdés, hogy a szívközeli pontban ható periodikus gerjesztést (vérnyomást) milyen torzítással és időkéséssel méri a külső végen lévő szenzor. A feladat megoldása során elvégzendő feladatok: 1) szakirodalom tanulmányozása, megismerni a katéter modellezéséhez java- 15
solt módszert (impedancia módszer), 2) a modellezéshez (MATLAB) programot írni, 3) a számítás eredményeit összehasonlítani a meglévő mérési eredményekkel. 4) megvizsgálni a torzítás és időkésést, és javaslatot tenni, hogy áramlástechnikai szempontból hogyan célszerű megválasztani a katéter paramétereit. Szükséges előismeretek: áramlástan, Matlab, áramlás csőhálózatokban Diplomaterv BSc, 16