témavezető: Hegedűs Ferenc
helyszín (magyar oldal): BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék helyszín rövidítés: HDR
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények: Az ultrahanggal besugárzott folyadékban többezer, mikron méretű, radiálisan pulzáló buborék keletkezik, melyekben összeroppanásuk során kémiai reakciók is lejátszódhatnak. A jelenséget szonokémiának nevezzük (ultrahang keltette kémiai reakciók). A szonokémiának számos felhasználása lehetséges, például a szennyvízkezelésben, a gyógyszeriparban és a szerveskémiában. A szonokémia egyik legnagyobb kihívása a buborékok gömbi alakjának megtartása. Ezt a buborékok egymásra hatása nehezíti.
b.) A kutatás célja: A kutatás fő célja többbuborékos rendszerben a buborékok alakstabilitásának vizsgálata. A buborékok a pulzálásuk során a körülöttük lévő nyomásteret megváltoztatják. A buborékok által kibocsátott nyomáshullámokat a többi buborék érzékeli és megváltoztatja a dinamikájukat. Ha a buborékok kellően közel vannak, akkor az egymásra hatás nem csak a radiális pulzálás dinamikájának változásában érhető tetten, hanem a buborékok alakjának stabilitásában is (a buborékok körüli áramlási tér aszimmetrikus lesz). A probléma vizsgálata rendkívül nehéz. A feladat többfázisú, ahol a felületi feszültség hatását pontosan kell modellezni és a buborékok által kibocsátott lökéshullámokat is kellő pontossággal kell kiszámolni. A doktori évek során a müncheni egyetemen fejlesztett ALPACA program csomagot fogja a PhD hallgató használni.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye: Első év: szakirodalom áttekintése és a vizsgálandó főbb paraméterek kiválasztása. Második és harmadik év: részletes paramétertanulmányok elkészítése és a kapott eredmények folyamatos publikálása. Negyedik év: fennmaradó eredmények publikálása és a disszertáció megírása.
d.) A szükséges berendezések: A probléma igen erőforrás-igényes. Ezért a nagy teljesítményű számítástechnika alkalmazása elengedhetetlen. A müncheni egyetemmel közösen már sikeresen pályáztunk szuperszámítógép hozzáféréshez. A jövőben szeretnénk újrapályázni. Továbbá a magyarországi Komondor szuperszámítógépen is fogunk erőforrásra pályázni.
e.) Várható tudományos eredmények: Olyan buborékstruktúrák feltérképezése, ahol a buborékok elég távol vannak egymástól a gömbi alak megtartásához, de kellően nagy a kompresszióviszony a radiális pulzálás során a kémiai reakciók beindításához.
f.) Irodalom: A témához kapcsolódó eddig megjelent publikációk:
Nagy, D., Plavecz, L., Hegedűs, F (2022): The art of solving a large number of non-stiff, low-dimensional ordinary differential equation systems on GPUs and CPUs. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 112, pp. 106521.
Kalmár, P., Hegedűs, F., Nagy, D., Sándor, L., Klapcsik, K. (2023): Memory-friendly fixed-point iteration method for nonlinear surface mode oscillations of acoustically driven bubbles: from the perspective of high-performance GPU programming, Ultrasonics Sonochemistry, 99, pp. 106546.
Nagy, D., Hegedűs, F. (2023): Az ALPACA szoftver validációja akusztikusan gerjesztett gázbuborékok szimulációjára: Validation of ALPACA for the simulation of acoustically excited gas bubbles, XXXI. Nemzetközi Gépészeti Találkozó (OGÉT).
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2024-04-16
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
