témavezető: Poós Tibor
helyszín (magyar oldal): 1111 Budapest, Bertalan Lajos u. 4-6. D. ép. 110. helyszín rövidítés: EPGET
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények
Az Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék, illetve a Gép- és Terméktervezés Tanszék munkatársai két éve folytatnak közös kutatást a szemcsés anyaghalmazok mozgásának diszkrételemes modellezésével kapcsolatban. A témából több díjazott TDK dolgozat és számos publikáció is született már. Továbbá projektfeladatok, szakdolgozatok és diplomatervek, valamint NKFIH/PD-116326 projekt (2015-2018) részét is képezi e kutatási terület.
b.) A kutatás célja
A szemcsés anyagok mozgásának kinetikájával foglalkozó doktori értekezés célja a szilárd szemcsés anyaghalmazokkal végzett műveletek elemzése és numerikus modellezése a diszkrét elemek módszerének (DEM) alkalmazásával. A különféle szemcsehalmazokban lefolytatott műveletek során kétféle anyagtípust szükséges figyelembe venni: az egyik a kohéziós (nedvességtartalommal rendelkező), a másik a kohézió nélküli (nedvességtartalommal nem rendelkező, kizárólag súrlódó kapcsolatokból álló) anyaghalmaz. Így a szemcsehalmazt alkotó szemcsék közötti reológiai folyamatok leírása súrlódásos és/vagy kohéziós szemcsekapcsolati modellel lehetséges. A műveletek numerikus modellezéséhez ismerni kell az anyagok egyes fizikai paramétereit, illetve közvetett módon meg kell határozni a szemcsekapcsolatokba beállítandó mikromechanikai paramétereket. A laboratóriumi mérések az adott szemcsehalmaz makromechanikai anyagjellemzőinek a megismerését teszik lehetővé. Így a DEM modellben a szemcsekapcsolatokban alkalmazott mikromechanikai paraméterekkel ezek a makromechanikai paraméterek közvetett módon validációs módszer alkalmazásával határozhatók meg. A rendelkezésre álló DEM módszer lehetőséget ad a laboratóriumi mérőberendezés működésének szimulációjára, ahol validációval az egyes paraméterek kifejezhetők.
A kutatás célja a különböző szemcsés halmazokkal végzett műveletek numerikus modelljeinek létrehozása és azok validálása laboratóriumi mérésekkel, valamint számítási algoritmus kifejlesztése a szemcsehalmaz keverésének nyomatékigényére. További cél e mennyiségi paraméterek szimulációval történő becslésén túl az olyan minőségi paraméterek, mint pl. keverési index meghatározása az optimális keverési fordulatszám, illetve keverő geometria meghatározásához.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye
• A szakirodalom áttekintése, rendszerezése és a mérési módszer kidolgozása. (1 félév)
• Mérések elvégzése: a nedvességtartalmak, az anyagmennyiségek, a szemcsegeometriák és az üzemeltetési paraméterek hatása egy keverős berendezés keverési teljesítményigényére és a kevert anyag homogenizációjára. (2 félév)
• Az anyagjellemzők, üzemi paraméterek és az energiaigény közötti kapcsolatok feltárása. (1 félév)
• Numerikus modell létrehozása az adott berendezésekhez és a kísérleti műveletek optimalizációja. (2 félév)
• Disszertáció megírása. (2 félév)
d.) A szükséges berendezések
Adatgyűjtőt és egyéb mérőeszközöket tartalmazó keverési jelenséget vizsgáló mérőállomás és a numerikus modellezéshez szükséges számítógépes infrastruktúra rendelkezésre áll. A szemcsés anyagok fizikai és mechanikai jellemzőinek meghatározásához szükséges mérőállomások tervezés, illetve kivitelezés alatt vannak, ennek befejezése a doktorandusz feladata.
e.) Várható tudományos eredmények
Szemcsés anyagok mikromechanikai paramétereinek meghatározása.
A vizsgált berendezés numerikus modelljének létrehozása.
Mérési módszer kidolgozása keverési teljesítményszükséglet meghatározására.
A keverés során változtatható műveleti paraméterek hatásvizsgálata.
Laboratóriumi mérésekre és szimulációkra alapozva általános összefüggés létrehozása a szemcsés anyag(ok) keverési teljesítményigényének számítására.
f.) Irodalom
POÓS, T.; HORVÁTH, D.; TAMÁS, K.: The compare of angles of repose with discrete element method and measurement. 8th International Scientific Conference, Trebinje, Bosznia-Hercegovina, 2017.09.07-09., 65-70. ISBN 978-9940-527-53-2.
POÓS, T.; HORVÁTH, D.; TAMÁS, K.: Modeling the movement of the granular material in a static equipment with discrete element method. International Scientific Conference on Advances in Mechanical Engineering (ISCAME 2017), Debrecen, Hungary, 2017.10.12-14., 422-427. ISBN 978-963-473-304-1
POÓS, T.; TAMÁS, K.; KATONA, M.; HORVÁTH, D.: Szemcsés anyagok keverési teljesítménye keverős dobszárítóban: Determination of mixing performance at agitated drum dryer. Műszaki Tudomány az Észak-Kelet Magyarországi Régióban, Nyíregyháza, Magyarország, 2017.06.01., 395-402. ISBN 978-963-7064-35-7.
előírt nyelvtudás: magyar felvehető hallgatók száma: 1