Letöltés - Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék - Budapesti Műszaki ...

Önálló feladat2011/12 őszi félévBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÁramlástan TanszékHidrodinamikai Rendszerek Tanszék2011. szeptember 7.Kedves Kollégák,az alábbi lista tartalmazza az Áramlástan és a Hidrodinamikai Rendszerek Tanszékek által gondozottÖnálló Feladat tárgy feladatkiírásait.A feladatokra a megjelölt konzulensnél kell jelentkezni a szorgalmi időszak második heténekvégéig (azaz 2011. szeptember 16-ig). Sikeres jelentkezés után döntésüket írják meg VaikIstvánnak is a vaik@hds.bme.hu címre.A félévközi jegy megszerzéséhez a szorgalmi időszak lezárultával a pótlási héten egy 15 perceselőadásban kell majd beszámolni a félév során végzett munkáról.1

TartalomjegyzékÁramlástan Tanszék 3Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 3Folyadék-adagoló mérleg dinamikai vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Tesztkerékpár tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Rotációs viszkoziméter automatizálásának tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Szélturbina fő méreteinek és lapátozásának tervezése . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Medence optimális töltésének meghatározása dinamikus programozással . . . . . . . . . . 4Több cél-függvényes dinamikus programozás vízműhálózat optimalizálására . . . . . . . . 4Szivattyúk legjobb hatásfokú pontjának változása a fordulatszám függvényében . . . . . . 4Nyomáshatároló szelep mechanikai modellezése és szimulációja . . . . . . . . . . . . . . . 5Szivattyú vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Szivattyú mérőállomás . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Öszetett hemodinamikai jellemzők vizsgálata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Nemnewtoni (Bingham plasztikus) anyag reológiai tulajdonságainak mérése . . . . . . . . 5Élhang szimulációk asszimetrikus geometriákon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Nem-visszaverő akusztikai peremek tesztelése ANSYS CFX-ben . . . . . . . . . . . . . . . 62

Áramlástan TanszékAz Áramlástan tanszék témakiírásai megtalálhatóak honlapjukon ahttp://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/NEPTUN/FELADATKIIRASOK/2011-2012-I/címen.Hidrodinamikai Rendszerek TanszékFolyadék-adagoló mérleg dinamikai vizsgálataKonzulens: Dr. Váradi Sándor (varadi@hds.bme.hu)1-2 hallgató részéreA feladatban egy matematikai-fizikai modell alapján (Newton 2. törvényének alkalmazására) felírtdifferenciálegyenlet numerikus megoldását és paramétervizsgálatát tűztük ki célként.MATLAB használata előnyt jelent.Továbbfejlesztési lehetőség a következő félévre: a jelenlegi elméleti munka kísérleti berendezés tervezésévelés labor kísérletekkel folytathatóTesztkerékpár tervezéseKonzulens: Angyal István (angyal.istvan@hds.bme.hu)1-2 hallgató részéreA tervezendő tesztkerékpár hasonlóan egy szobakerékpárhoz edzési feladatot látna el. Egy megfelelőeszköz segítségével állítható kell, hogy legyen a fékező nyomaték, de ha megoldható, akkor ez előreprogramozható függvény szerint is beállítható kell, hogy legyen. A pedál karhossza lehetőség szerintlegyen módosítható, és kerékpárcipő használatát is tegye lehetővé.A mért paraméterek a fordulatszám és a nyomaték pillanatnyi értékei. Lehetőség szerint továbbiparaméterek is felvehetők (pl. pulzus).A tervezési feladat részét képezi az érzékelők jeleinek feldolgozása és csatlakoztatása szabványosvonalon egy PC felé.A tervnek tartalmaznia kell a műszerezés költségé (árajánlatok alapján), és a megépítés becsültköltségét.Rotációs viszkoziméter automatizálásának tervezéseKonzulens: Angyal István (angyal.istvan@hds.bme.hu)1-2 hallgató részéreA tanszéken található Rheotest rotációs viszkozimétert eredetileg manuális mérésre készítettek.Ezen mérések hosszadalmas, aprólékos munkát követelnek.Az önálló feladat készítőének első lépésben meg kell tanulnia a műszer működési elvét és használatát.Majd tesztfolyadékokkal méréseket kell végeznie, és a mérést ki kell értékelnie.A fenti munka során meg kell vizsgálni, hogy mik azok a munkafolyamatok, amik automatizálhatók(beleértve a kiértékelést is).3

A gazdaságosan elvégezhető automatizálást meg kell tervezni, a hozzá szükséges eszközök katalógusszintű kiválasztásával, mihez árajánlatot kell beszerezni.A szabályozáshoz kiértékeléshez szükséges programot blokvázlat szintig el kell készíteni.Szélturbina fő méreteinek és lapátozásának tervezéseKonzulens: Dr. Kullmann László (kullmann@hds.bme.hu)1-2 MSc-s hallgató részére20 m tengelymagasságú szélturbina 16 m átmérőjű 3 lapátos járókerekét tervezze meg 4-15 m/sszélsebesség tartományra. A Prandtl féle sugárelmélet alapján határozza meg a turbinán átáramlólevegőoszlop méreteit a turbina előtt és után. Különféle talajfelszínek esetén a légsebesség profilalapján ellenőrizze a járókerék körüli szélsebesség egyenletességét. Tervezze meg a járókerék egylapátjának alakját előírt lapátprofil feltételezésével.Diplomaterv lehet belőle, melynek témája a megtervezett szélturbina ellenőrzése CFD-velMedence optimális töltésének meghatározása dinamikus programozássalKonzulens: Bene József (bene@hds.bme.hu)1 hallgató részéreA feladat egy víztározó medence (vagy más folyadékot tároló tartály) optimális költségű (energiaigényű)töltési folyamatának meghatározása dinamikus programozás segítségével. A félév elejénközösen áttekintjük a dinamikus programozás alapgondolatát, ami a feladat megoldásához elegendő,de szükség esetén további szakirodalmat is javaslok. Ezután következik a módszer alkalmazásaegy egyszerű hidraulikai rendszerre, mely egy változtatható fordulatszámú szivattyúból, víztározómedencéből és egy fogyasztási elvételi helyből áll. A feladat megoldásához C++ vagy MatLab programnyelvekés áramlástechnikai gépek (szivattyú és rendszer jelleggörbe, munkapont) alapszintűismerete szükséges.Több cél-függvényes dinamikus programozás vízműhálózat optimalizálásáraKonzulens: Bene József (bene@hds.bme.hu)1 hallgató részéreVízműhálózatok üzemeltetésekor gyakran egymásnak ellentmondó célfüggvényeket kell optimalizálni:ilyenek lehetnek pl. az összes villamos költség és a szivattyúk üzemállapot váltásainakszáma. A feladat során egy újszerű algoritmus kifejlesztése a cél, mely a kettő célfüggvény együttesszem előtt tartásával végzi el az optimalizációt egy egyszerű mintahálózaton (3 medence, 2 szivattyú,hidraulikai számítás nem szükséges). A félév során „együtt ötletelünk” a jelentkezővel. A feladatotprogramozni tudó és szerető (lehetőleg C++, esetleg MatLab) ember válassza. Különösebbáramlástechnikai tudás NEM szükséges.Szivattyúk legjobb hatásfokú pontjának változása a fordulatszám függvényébenKonzulensek: Bene József (bene@hds.bme.hu), Pandula Zoltán (pandula@hds.bme.hu)1 hallgató részéreA feladat során arra a kérdésre keressük a választ, hogy hogyan változik különböző típusú szi-4

vattyúk legjobb hatásfokú pontjának helye és nagysága különböző fordulatszámú üzemnél. Nagymennyiségű adat áll rendelkezésünkre, melyek kiértékelésével (MatLab) kezdődik a munka. Ebbőlközösen következtetéseket vonunk le és megvizsgáljuk a további lépések lehetőségeit (labormérések,elméletek felállítása, szimulációk, stb). ÁTG alapismeretek (szivattyú affinitás) szükséges.Nyomáshatároló szelep mechanikai modellezése és szimulációjaKonzulens: Bazsó Csaba (csaba.bazso@hds.bme.hu)1 hallgató részéreHidraulikus nyomáshatároló szelep egy rugó ellenében önműködően nyíló szelep, amely meggátolja abelső nyomás veszélyes növekedését, ezáltal védve a rendszert a túlterhelésből adódó tönkremeneteltől.Iparban tapasztalt jelenség, hogy a nyomáshatároló szelepek bizonyos üzemi körülmények közöttnem egyenletes „nyitnak”, hanem rezgésbe jönnek, ezáltal céljával ellentétes hatást vált ki, nyomáslengéseketindukál. A szelep egy egytömegű lengőrendszerként modellezhető, míg a hozzákapcsolódó hidraulika kör fizikai bonyolultságuktól függően különböző modellekkel vehető figyelembe.A feladat célja a rendszer mechanikai modellezése és a modellekkel szimulációk elvégzése Matlabkörnyezetben.Szoftverismeret: Matlab felhasználói szintű ismereteSzivattyú vizsgálataKonzulens: Pandula Zoltán (pandula@hds.bme.hu)Hajgató Gergely részéreSzivattyú mérőállomásKonzulens: Pandula Zoltán (pandula@hds.bme.hu)Knitlhoffer Ádám részéreÖszetett hemodinamikai jellemzők vizsgálataKonzulensek: Ugron Ádám (ugron@hds.bme.hu), Dr. Paál György, (paal@hds.bme.hu)1 hallgató részéreHemodinamika a vér áramlásával foglalkozó tudományág, melynek egyik vizsgálati módszere a numerikusszimuláció. Tanszékünkön több kutatás is folyik az érrendszerben előforduló betegségekáramlástani vonatkozásainak vizsgálatára. Ezek vizsgálatára számos mennyiséget kidolgoztak korábbana vonatkozó irodalomban. A hallgató feladata a fellelhető mennyiségek megismerése és azokimplementálása. Programozási ismeret szükséges a feladat elvégzéséhez.Nemnewtoni (Bingham plasztikus) anyag reológiai tulajdonságainak méréseKonzulensek: Csizmadia Péter (csizmadia@hds.bme.hu), Dr. Hős Csaba, (hoscsaba@hds.bme.hu)1 hallgató részéreAz ipari gyakorlatban számos helyen találkozunk olyan szivattyúzási feladattal, amikor nemnewtoniközeget kell eljuttatnunk a rendszer egy másik pontjára, pl.: ketchup, fogkrém, erőművi hamués víz keveréke (zagy). Ezek az anyagok olyan tulajdonsággal rendelkeznek, hogy egy bizonyoshatárfeszültség alatt szilárd, a felett folyékony anyagként viselkednek. A félév során egy ipari5

projekt keretében egyBingham – plasztikus közeg anyagjellemzőinek a meghatározása és a mérésimódszerek pontos kidolgozása a cél.Szoftverismeret: minimális MatlabÉlhang szimulációk asszimetrikus geometriákonKonzulens: Vaik István (vaik@hds.bme.hu)1 hallgató részéreAz élhang egy egyszerű geometriájú periodikus áramlás, ami több fúvós hangszer hangképzéséértfelelős. Egy ék csúcsára irányított sík szabadsugár spontán öngerjesztett lengésbe kezd. Az szabadsugároszcillációja egy periódikus erőt hoz létre az éken, ami egy dipólus hangforrást képez. Azeddigi szimulációk mindegyike szimmetrikus geometrián készült (az ék a szabadsugár közévonalábanarra szimmetrikusan helyezkedett el), a témát választó hallgató feladata asszimetrikus geometriákvizsgálata lesz.ANSYS CFX és ICEMCFD (azon belül is blokk strukturált, hexa hálózás) ismerete előny, de nemfeltétlenül szükséges.Nem-visszaverő akusztikai peremek tesztelése ANSYS CFX-benKonzulens: Farkas Bence (fabe@hds.bme.hu)1 hallgató részéreÖsszenyomható közeg alkalmazása esetén a nyomástérben keletkező zavarok hangsebességgel terjednekés ideális esetben a tartomány peremén visszaverődés nélkül kilépnek az áramlási térből.A CFX-ben rendelkezésre álló hagyományos peremek kedvezőtlenül viselkednek ebből a szempontból,de elérhető a szoftverben egy rejtett (béta) funkció, amely a nem-visszaverő viselkedésthivatott megvalósítani. Korábbi tapasztalatok azt mutatják, hogy egy üreg feletti áramlás szimulálásaösszenyomható közeg és hagyományos peremek használatával katasztrofális eredménythoz (a peremről periodikusan visszaverődő numerikus zajok rezonanciajelenséget idéznek elő), amina tartomány méretének a növelésével csak korlátozott mértékben lehet segíteni. A feladat ( a fentleírt probléma reprodukálása után), az akusztikai peremek kipróbálása, hatékonyságuk tesztelése.A feladat megoldásához az ANSYS CFX ismeretén túl szükség lesz angol nyelvű útmutatók önállófeldolgozására is.6