Thesis supervisor: László Baranyi
Location of studies (in Hungarian): Energetikai és Vegyipari Gépészeti Intézet Abbreviation of location of studies: EVG
Description of the research topic:
Előzmények:
A levegő-vagy folyadékáramlásba helyezett nem áramvonalas, azaz tompa testekről leváló örvények egy periodikus gerjesztést jelentenek a testre és gyakran annak meghibásodását okozzák. A szélnek kitett magas karcsú épületekről, silókról, gyárkéményekről leváló örvények az építmény nagy amplitúdójú rezgéséhez vezethetnek, ha annak sajátfrekvenciája közel esik az örvényleválási frekvenciához és ugyanakkor a szerkezet csillapítása kicsi. Hasonló problémák jelentkezhetnek áramló folyadékba helyezett szerkezetek, csővezetékek esetében is. A hőcserélőkben lévő csőkötegekről leváló örvényeknek ugyancsak kellemetlen hatása van, mert rezgéshez és a hőcserélő zajos üzeméhez vezet. A problémák elkerülése érdekében szükség van a prizmatikus testek körüli áramlás ismeretére. Korlátozzuk most vizsgálatainkat a körhenger körüli áramlás esetére! Az áramlás fontos paramétere a hengerátmérő, az áramló közeg viszkozitását, a párhuzamos áramlás sebességét és a hengerátmérőt magában foglaló Reynolds szám. További fontos tényezők az egységnyi hosszúságra vonatkoztatott rezgő tömeg és a kiszorított folyadék tömegének a hányadosa, amelyet tömegaránynak (mass ratio) hívnak, a redukált vagy dimenziótlan sebesség (áramlási sebesség a rezgés frekvenciájának és a henger átmérő szorzatával dimenziótlanítva), valamint a csillapítási tényező (az egy örvényleválási ciklus alatt disszipálódott energia és a szerkezet teljes energiája 4-szeresének hányadosa). A körhenger körüli áramlás numerikus vizsgálatával számos könyv és dolgozat foglalkozik.
Elvégzendő feladatok és célkitűzések:
• A vonatkozó szakirodalom alapos áttekintése. Mivel a dolgozatok abszolút többsége angol nyelvű, ezért nagy előnyt jelent, ha a jelölt számára az angol nyelvű szakcikkek olvasása nem jelent nehézséget.
• Két-dimenziós számítási eljárás kifejlesztése a párhuzamos súrlódásos folyadék áramlásába helyezett rugalmasan felfüggesztett körhenger körüli kis Reynolds számú instacionárius áramlás, valamint a körhengerre ható hidrodinamikai erők hatására létrejövő hengermozgás kapcsolt problémájának megoldására (alapegyenletek, peremfeltételek, kezdeti feltételek, alkalmazandó numerikus módszerek).
• A kifejlesztett számítógépes eljárás validálása mechanikusan rezgetett hengerre vonatkozó szakirodalomban található eredményekkel, amelyek megadják a henger körüli áramképet, a nyomástényező és a hengerre ható dimenziótlan felhajtóerő és ellenállás időbeli változásait.
• Összehasonlító számítások a Tanszéken rendelkezésre álló FLUENT kereskedelmi szoftvercsomag felhasználásával.
• A szinkronizálódás (lock-in) vizsgálata, amikor az örvényleválás frekvenciája megegyezik a hengerrezgés frekvenciájával. A rezgés amplitúdója és frekvenciája közötti összefüggés vizsgálata.
• A bevezetőben említett paraméterek hatásának vizsgálata az áramlásra és a folyadék és a henger közötti kölcsönhatásra.
• Az eljárás kiterjesztése három-dimenziós esetre.
• Magasabb Reynolds számú áramlások vizsgálata a FLUENT szoftvercsomagba beépített turbulencia modellek alkalmazásával.
Login
