témavezető: Bak Bendegúz Dezső
helyszín (magyar oldal): BME Áramlástan Tanszék helyszín rövidítés: ÁT
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények
Sokféle természetes folyamat és mérnöki alkalmazás része az energiakaszkád, mely alatt a kisebb skálák felől a nagyobbak felé történő energiatranszfert értjük. A turbulens áramlásokban is fellép a jelenség: különböző méretskálájú örvények (turbulens struktúrák) alakulnak ki, amelyek szétesésével adódik át azok kinetikus energiája egyre kisebb örvényeknek. Az egyre kisebb skálákon egyre jelentősebb a viszkózus súrlódás miatti disszipáció, így a kinetikus energia egy része hővé alakul. Az így létrejövő energiakaszkádot az örvényskálák közötti energia-eloszlás, az ún. Kolmogorov-spektrum írja le [1].
Kidolgozásra került az örvények közötti energia transzfer által inspirált bináris fa szerkezetű mechanikai oszcillátorlánc modell, melynek segítségével a nagy skálák és kis skálák közötti energiatranszfer folyamatok vizsgálhatók különféle külső gerjesztések esetén [2,3]. A turbulens áramlások Kolmogorov-spektrumával analóg módon definiáltuk a modell energiaspektrumát. Továbbá azonosítottuk a különféle gerjesztésekre válaszul kapott energiatranszfer mechanizmusokat [4].
b.) A kutatás célja
A fent tárgyalt analógiát szilárdabb alapokra kívánjuk helyezni, a rendszer paramétereinek megválasztását áramlástechnikai mennyiségekből levezetve. Célunk a turbulens energia kaszkádhoz hasonló energia kaszkád megvalósítása a mechanikai oszcillátorlánc modellben. Továbbá célunk a turbulencia egy új típusú modellezésének kifejlesztése, mely párhuzamba hozható az ún. héj modellekkel [1] (shell models of turbulence).
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye
1. év: Irodalomkutatás, turbulens energia kaszkád, héj modellek és energiatranszfer nemlineáris oszcillátorláncokban. 2. év: A modell kidolgozása, felparaméterezése, előzetes numerikus számítások elvégzése. 3. év: A kiforrott modellel a numerikus számítások megismétlése, az eredmények értékelése. 4. év: Az eredmények összefoglalása, tézispontok kidolgozása és az értekezés megírása.
d.) A szükséges berendezések
Számítástechnikai eszközök, célszoftverek. A szükséges eszközök rendelkezésre állnak, ill. szükség esetén további beszerzéseket NKFI K projekt támogat.
e.) Várható tudományos eredmények
Az eredmények alapján megválaszolható lesz, hogy milyen típusú energia transzfer mechanizmusok dominálnak egy energiakaszkád fenntartásában. Ez alapján a turbulens energiakaszkád eddigieknél jobb megértéséhez jutunk. Az így szerzett tapasztalatok akár a turbulencia modellezésében is felhasználhatók, egy újfajta ún. héj modellhez is eljuthatunk.
f.) Irodalom
[1] Ditlevsen, P. D. (2010). Turbulence and shell models. Cambridge University Press.
[2] Kalmár-Nagy, T., & Bak, B. D. (2019). An intriguing analogy of Kolmogorov’s scaling law in a hierarchical mass–spring–damper model. Nonlinear Dynamics, 95(4), 3193-3203.
[3] Bak, B. D., Rochlitz, R., & Kalmár-Nagy, T. (2022) Analysis of energy transfer mechanisms in a multi-DoF oscillator with multi-DoF nonlinear energy sinks subjected to impulsive and continuous excitations. (Kézirat, benyújtás előtt).
[4] Vakakis, A. F., Gendelman, O. V., Bergman, L. A., McFarland, D. M., Kerschen, G., & Lee, Y. S. (2008). Nonlinear targeted energy transfer in mechanical and structural systems (Vol. 156). Springer Science & Business Media.
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2023-04-30
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
