témavezető: Fülöp Tamás
helyszín (magyar oldal): BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék helyszín rövidítés: EGR
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények
A mérnöki gyakorlat számtalan területén előfordul valamilyen típusú anyagmodell alkalmazása, legyen az mechanikai, áramlástani vagy éppen hővezetési feladat. A nemzetközi irodalomban elismert, ám a hazai oktatásban és kutatásban még csak kevés helyen merül fel a termodinamika és az anyagmodellek kapcsolatának vizsgálata. Ebben a tekintetben a termodinamika első és második főtételének kitüntetett szerep jut, ezeket felhasználva a mérnöki gyakorlatban szokásosan előforduló anyagmodellek egyszerűen megkaphatók. Több olyan kísérleti bizonyíték is rendelkezésünkre áll azonban, ahol a klasszikus – Hooke-, Navier-Stokes-, Fourier- – egyenletek nem megfelelőek, kiegészítésre szorulnak. A kiegészítésre használható termodinamikai módszertan kidolgozott, ennek gyakorlati célú alkalmazása a feladat. A kutatás szem előtt kell tartsa a hővezetési és a mechanikai szempontokat, azok kapcsolatát és esetleges járulékait.
b.) A kutatás célja
Elsősorban a hővezetési kísérleti háttér fejlesztése, és olyan hővezetéssel kapcsolatos gyakorlati felhasználási területek keresése és megoldások kidolgozása, ahol az általánosított anyagmodellek szerepe kiemelkedő lehet. Ezen felül a hővezetés általánosításával járó mechanikai-termomechanikai effektusok feltérképezése, annak kísérleti hátterének a vizsgálata. A kutatás során a végeselemes módszerben rejlő lehetőségek feltérképezése.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye
A matematikai háttér elsajátítása, a kísérleti és elméleti alapok, előzmények megértése és alkalmazása, irodalomkutatás: 0,75 év.
Kísérletek megtervezése, kivitelezése: 1 év.
A kísérleti eredmények gyakorlati célú felhasználása, gépészeti célú alkalmazásának megtervezése: 1 év.
Kutatási feladatok lezárása, publikációk elkészítése, eredmények konferenciákon bemutatása: 1,25 év.
d.) A szükséges berendezések
A hővezetést érintő kísérletekhez a hőimpulzus-berendezés rendelkezésre áll. A nemklasszikus mechanikai effektusok kimutatására kőzetmechanikai kísérleti adatokkal is rendelkezünk, és van élő ipari-kutatási kapcsolat is ebben az irányban. A végeselemes háttér fejlesztéséhez ANSYS-licensz rendelkezésre áll.
e.) Várható tudományos eredmények
Inhomogén szerkezetű anyagok hőtani és mechanikai viselkedésének pontosabb leírása, jelentőségének mélyebb megértése. A mérnöki gyakorlat számára új és/vagy pontosabb tervezési módszer kidolgozása.
Ezek az eredmények a gyors, vagy nagy gradiensekkel járó mechanikai és hőtani folyamatok során technológiailag és tervezésileg egyaránt előnyt jelentene, például a tönkremeneteli vagy diagnosztikai felhasználások során.
f.) Irodalom
• Ván P., Fülöp T.: Universality in heat conduction theory: weakly nonlocal thermodynamics, ANNALEN DER PHYSIK 524 (2012) 470-478.
• Asszonyi Cs., Fülöp T., Ván P.: Distinguished rheological models for solids in the framework of a thermodynamical internal variable theory, CONTINUUM MECHANICS AND THERMODYNAMICS 27 (2015) 971-986.
• Kovács R., Ván P.: Generalized heat conduction in heat pulse experiments, INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER 83 (2015) 613-620.
• Both S., Czél B., Fülöp T., Gróf Gy., Gyenis Á., Kovács R., Ván P., Verhás J.: Deviation from the Fourier law in room-temperature heat pulse experiments, JOURNAL OF NON-EQUILIBRIUM THERMODYNAMICS 41 (2016) 41-48.
• Ván P., Berezovski A., Fülöp T., Gróf Gy., Kovács R., Lovas Á., Verhás J.: Guyer-Krumhansl–type heat conduction at room temperature, EUROPHYSICS LETTERS 118 (2017) Paper 50005, 4 p.
• Kovács R., Ván P.: Thermodynamical consistency of the dual-phase-lag heat conduction equation, CONTINUUM MECHANICS AND THERMODYNAMICS (2017), https://doi.org/10.1007/s00161-017-0610-x (megjelenés alatt).
• Asszonyi Cs., Csatár A., Fülöp T.: Elastic, thermal expansion, plastic and rheological processes - theory and experiment, PERIODICA POLYTECHNICA CIVIL ENGINEERING 60 (2016) 591-601.
• Kovács R.: Hővezetés egyenleteinek elmélete, numerikus vizsgálata és kísérleti ellenőrzése. In: Fülöp Tamás (szerk.), Termodinamikai módszertan - kontinuumfizikai alkalmazások, Mérnökgeológia-Kőzetmechanika Kiskönyvtár 19, Egyesület a Tudomány és Technológia Egységéért, Budapest, 2015; 77-136.
előírt nyelvtudás: magyar felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2021-03-23
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
