témavezető: Kovács Róbert Sándor
helyszín (magyar oldal): Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék helyszín rövidítés: EGR
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények
A korábbi kutatási és kísérleti eredmények [1, 2, 3] alapján bizonyossá vált, hogy heterogén közegekben bizonyos méret és időskálák párhuzamos jelenléte esetén a hővezetés klasszikus Fourier-elmélete érvényét veszíti. Ilyen közegek például a fémhabok, kőzetek, réteges szerkezetek, kompozitok. Ennek a kísérleti hátterét az úgynevezett hőimpulzus („flash”) kísérlet adja, amelyen keresztül a hőimpulzus hosszával az egyes időskálák, a minta vastagságának változtatásával pedig a méretskálák hatása válik jól vizsgálhatóvá. Ezt a nanoanyagokon megfigyelt viselkedés tovább motiválja.
b.) A kutatás célja
A kutatás célja kimutatni, kísérleti úton alátámasztani a Fourier-törvénytől eltérő anyagi viselkedés skálafüggését heterogén anyagokban, elsődlegesen kőzetekben, kolloidokban és 3D nyomtatott testekben. További cél a kísérleti ismeretek széleskörű kiterjesztése, és azoknak a mérnöki gyakorlatba való átültetési lehetőségeinek a vizsgálata.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye
A kutatás során a hallgató feladatai közé tartozik a vonatkozó szakirodalmi háttér elsajátítása (0,5 év), a kísérleti berendezés fejlesztésének elvégzése (0,5 év) (új hőmérsékletmérési pontok kialakítása, korszerű adatgyűjtő berendezés beépítése, lézeres hőforrás telepítése, számítógépes kiértékelési rendszer kiépítése [4, 5]), a kísérleti munkák elvégzése (1 év), valamint a kísérleti eredmények kiértékelése (0,5 év) alapján a műszaki alkalmazhatósági lehetőségek feltérképezése, alkalmazási lehetőségek feltárása (0,5 év), az eredmények publikálása (1 év).
d.) A szükséges berendezések
Hőimpulzus mérő berendezés, amely a tanszéken már rendelkezésre áll. A fejlesztéséhez szükséges eszközök szintén rendelkezésre állnak. Számítógép.
e.) Várható tudományos eredmények
A kiterjedt kísérleti háttér miatt jóslatot lehet tenni arra vonatkozóan, hogy milyen anyagszerkezet (például mekkora üregméret) hol, milyen skálákon eredményezi a nem-Fourier viselkedést. Ez alapján a jelenség megjelenése és annak természete tervezhetővé válna. A mérési eljárás fejlesztésével a matematikai modell jobb megértése, a heterogén közegek pontosabb termikus modellezése válik elérhetővé.
f.) Irodalom
[1] Both S. et al.: Deviation from the Fourier law in room-temperature heat pulse experiments. Journal of Non-Equilibrium Thermodynamics, 41(1):41–48, 2016.
[2] Ván P. et al.: Guyer-Krumhansl-type heat conduction at room temperature. EPL, 118(5):50005, 2017.
[3] Fülöp T. et al.: Emergence of non-Fourier hierarchies, Entropy, 20:832-844, 2018.
[4] Á. Rieth, R. Kovács and T. Fülöp. Implicit numerical schemes for generalized heat conduction
equations, International Journal of Heat and Mass Transfer, 126:1177-1182, 2018.
[5] R. Kovács. Analytic solution of Guyer-Krumhansl equation for laser flash experiments. International Journal of Heat and Mass Transfer, 127:631-636, 2018
felvehető hallgatók száma: 2
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
