ÖNÁLLÓ FELADAT KIÍRÁSOK

Tüzeléstechnika

Modell-tüzelőanyag összetételének optimalizációja numerikus hő- és áramlástani vizsgálatokhoz
Konzulens:  Csemány Dávid

A gyakorlatban alkalmazott folyékony tüzelőanyagok jellemzően több, akár néhány száz komponenssel is rendelkezhetnek. Ez sok esetben megnehezíti az anyag modellezési környezetbe történő implementációját égőtervezés vagy más tüzeléses szimulációk során. A modell-tüzelőanyag az eredeti tüzelőanyaggal azonos fizikai és kémiai tulajdonoságokkal rendelkezik, azonban a komponenseinek száma jelentősen kevesebb, ezáltal egyszerűen kezelhető. A feladat során konkrét folyékony tüzelőanyag minta anyagjellemzőinek mért és számított értékeiből összetétel-optimalizációt végzünk az adott mintában eredetileg is jelen lévő komponensek alapján. A cél egy olyan elegy meghatározása, mely kezelhető számú összetevővel rendelkezik, ugyanakkor fizikai és kémiai tulajdonságaiban hasonló a valós mintához, így a porlasztási, párolgási és hőfelszabadulási karakterisztikák reprodukálhatók modellezési feladat során.

Irodalom:
Huang Z, Xia J, Ju D, Lu X, Han D, Qiao X, et al. A six-component surrogate of diesel from direct coal liquefaction for spray analysis. Fuel 2018;234:1259–68. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.07.138

Folyékony megújuló tüzelőanyagok anyagjellemzőinek méréses vizsgálata
Konzulens:  Csemány Dávid

A folyékony tüzelőanyagok anyagjellemzői jelentősen befolyásolják az égőtér előtt és az égőtérben lejátszódó hő-és anyagátadási folyamatokat, valamint kémiai reakciókat. Az anyagjellemzők ismerete fontos az előzetes tervezési folyamatok során, valamint meglévő berendezés megújuló tüzelőanyagra történő átállása alkalmával. Az irodalom azonban igen kevés jól használható referencia adattal szolgál, főleg megújuló folyékony tüzelőanyagok tekintetében széles paramétertartományra. A feladat során különböző minták jellmzőit mérjük szabványos eljárások segítségével. A mért jellemzők többek között sűrűség, kinematikai viszkozitás, felületi feszültség, atmoszférikus desztillációs görbe és lobbanáspont.

 
Irodalom:

Hidegh G, Csemány D, Vámos J, Kavas L, Józsa V. Mixture Temperature-Controlled combustion of different biodiesels and conventional fuels. Energy 2021;234:121219. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121219

Többkomponensű folyékony tüzelőanyagok illékonyságának kísérleti vizsgálata
Konzulens:  Csemány Dávid

A folyékony tüzelőanyagok illékonysági tulajdonságai számos geometriai és üzemi paramétert befolyásolnak égőtér tervezése és tüzelőberendezés üzemeltetése során. Előkeveréses égőknél a keletkezett permetnek el kell párolognia és el kell keverednie az égéslevegővel a lángfront előtt. Az illékonysági tulajdonságok jól jellemezhetők az atmoszférikus desztillációs görbe segítségével. A feladat során egy módosított atmoszférikus desztillációs berendezés segítségével vizsgáljuk különböző minták illékonysági tulajdonságait. A mérések során tisztán megújuló alapú mintákat és megújuló-konvencionális elegyeket is vizsgálunk.

Irodalom:
Ferris AM, Rothamer DA. Methodology for the experimental measurement of vapor–liquid equilibrium distillation curves using a modified ASTM D86 setup. Fuel 2016;182:467–79. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.05.099

Közelítő módszerek értékelése folyékony tüzelőanyagok anyagjellemzőinek meghatározására
Konzulens:  Csemány Dávid

A megbízható és széles paramétertartományra vonatkozó referencia adatbázisok igen szűkösek folyékony tüzelőanyagok anyagjellemzőire vonatkozóan, főként az alternatív tüzelőanyagok tekintetében. Amennyiben mérési adat nem áll rendelkezésre, úgy számítási modellek alkalmazhatók. Ezek pontossága azonban sok esetben nem ismert az adott anyagra vonatkozóan. A feladat során hő-és anyagátadási, valamint porlasztási tulajdonságokat befolyásoló anyagjellemzőkre vonatkozó számítási modelleket értékelünk referencia adatok alapján. Az értékelés segítségével meghatározható, hogy milyen anyagcsaládra melyik modell szolgáltatja a legjobb közelítést.

Irodalom:
Csemány D, Gujás I, Chong CT, Józsa V. Evaluation of material property estimating methods for n-alkanes, 1-alcohols, and methyl esters for droplet evaporation calculations. Heat Mass Transf 2021. doi: https://doi.org/10.1007/s00231-021-03059-0

Egyedi tüzelőanyagcsepp párolgásának numerikus modellezése
Konzulens:  Csemány Dávid

Különböző folyékony tüzelőanyagok párolgásának kísérleti vizsgálatakor sok esetben nem a teljes permetet tekintik, hanem úgynevezett egyedi csepp mérési módszert alkalmaznak. Ennek során a cseppet egy erre a célra kialakított felfüggesztésre helyezik. A mérési eljárás azonban számos zavaró hatással és bizonytalansággal rendelkezik, melyek hatással lehetnek a párolgás intenzitására. A feladat során egydimenziós numerikus modellezést végzünk véges differencia módszerrel. A vizsgálatok során felderítjük azon paramétereket, melyek mentén a mérési elrendezésből származó sajátosságok hatása a párolgásra minimalizálható.

Irodalom:
Csemány D, Józsa V. Uncertainty of droplet evaporation measurements and its effect on model validation. In: Costa M, Rabaçal M, Fernandes E, Pires J, Coelho P, editors. Proc. 9th Eur. Combust. Meet., Lisbon: 2019, p. 6.

Permet párolgásának értékelése perdületes égőben
Konzulens:  Józsa Viktor

Folyadékcseppek párolgásával több területen találkozunk, melyek közül egyik a folyadéktüzelés. A permet vizsgálatát annak megzavarása nélkül szükséges elvégezni a kis méretek (mikrométeres mérettartomány) miatt. Az optikai méréstechnikai eszközök közül a feladatra a legalkalmasabb a Fázis Doppler Anemométer, mely segítségével a tanszék laboratóriumában található kísérleti tüzelőberendezést vizsgáltuk a permet különböző pontjain. A feladat a kinyert mérési eredmények feldolgozása, a permet párolgásának jellemzése. A feladatot matlab környezetben javasolt megoldani, amihez rendelkezünk már kódokkal, előzetes szoftverismeret nem szükséges.

Irodalom:
Lefebvre AH, McDonell VG. Atomization and Sprays. Second. Boca Raton, FL, FL: CRC Press; 2017.

Nagysebességű porlasztás sebességeloszlásának jellemzése dimenziótlan számokkal
Konzulens:  Józsa Viktor

Nagysebességű porlasztással a gyógyászattól a tüzeléstechnikáig számos területen találkozunk. A permetkép jellemzésére sokszor empirikus összefüggéseket és ökölszabályokat használunk. A megoldás során egy korábban Fázis Doppler Anemométer segítségével mért, átfogó adatbázist kell értékelni. A dimenziótlan számok közül elsősorban a Reynolds és Stokes számok segítségével tudjuk a cseppek mozgását jellemezni. A feladat célja a gázfázis sebességének meghatározása, amit valójában csak az ebben áramló cseppek mérésén keresztül tudunk becsülni. A feladatot matlab környezetben javasolt megoldani, amihez rendelkezünk már kódokkal, előzetes szoftverismeret nem szükséges.

Irodalom:
Urbán A, Malý M, Józsa V, Jedelský J. Effect of liquid preheating on high-velocity airblast atomization: From water to crude rapeseed oil. Exp Therm Fluid Sci 2019;102:137–51. doi: https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2018.11.006

Különböző tüzelőanyagok párolgásának összehasonlítása perdületes égőben
Konzulens:  Józsa Viktor

A fosszilis tüzelőanyagoktól való függetlenedés iránti törekvés folyamatosan erősödik, azonban több iparág számára jelenleg nincs alternatívája a hagyományos meghajtásoknak. A helyzetet enyhítésére különböző alternatív tüzelőanyagok merültek fel, melyek fizikailag és kémiailag is jelentősen eltérő viselkedést mutatnak. A feladat során Fázis Doppler Anemométer segítségével mért cseppméret adatok alapján hasonlítunk össze különböző illékonyságú tüzelőanyagokat. A feladatot matlab környezetben javasolt megoldani, amihez rendelkezünk már kódokkal, előzetes szoftverismeret nem szükséges.

Irodalom:
Hidegh G, Csemány D, Vámos J, Kavas L, Józsa V. Mixture Temperature-Controlled combustion of different biodiesels and conventional fuels. Energy 2021;234. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2021.121219

Földgáztüzelés értékelése Schlieren technika segítségével
Konzulens:  Józsa Viktor

A fosszilis tüzelőanyagok közül a földgáz felhasználása egyértelműen meg fogja határozni századunkat, hiszen a fosszilis tüzelőanyagok közül ezt jellemzi a legalacsonyabb fajlagos CO2 kibocsátás. A tüzeléstechnikában az alacsony károsanyag kibocsátás érdekében perdületes égőt használunk. Ilyen égővel különböző beállítások mellett méréseket végeztünk nagysebességű Schlieren képalkotási technikával. A feladat a különböző beállítások melletti lángkép viselkedés jellemzése képfeldolgozás útján. A feladatot matlab környezetben javasolt megoldani, amihez rendelkezünk már kódokkal, előzetes szoftverismeret nem szükséges.

Irodalom:
Lefebvre AH, Ballal DR. Gas turbine combustion. third. Boca Raton: CRC Press; 2010. doi: https://doi.org/10.1002/1521-3773

Különböző lángalakok értékelése Schlieren technika segítségével
Konzulens:  Józsa Viktor

A károsanyag kibocsátásra tüzelőberendezések esetén erősen kihat a láng alakja, amit a helyi keverék minőség határoz meg. A legkedvezőbb állapot a térfogati tüzelés, amikor a tüzelőanyag a levegővel közel tökéletesen elkeveredve gyullad. A tanszéken kifejlesztett új tüzelési koncepció mindezt lehetővé teszi, aminek a vizsgálata a feladat célja és egyben az összehasonlítás más, stabil lángalakok jellemzőivel nagysebességű Schlieren képfelvételek alapján, melyek rendelkezésre állnak. A feladatot matlab környezetben javasolt megoldani, amihez rendelkezünk már kódokkal, előzetes szoftverismeret nem szükséges.

Irodalom:
V. Józsa, “Mixture temperature-controlled combustion: A revolutionary concept for ultra-low NOx emission,” Fuel, vol. 291, no. May, p. 120200, May 2021, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120200

Turbulens láng spektrális értékelése Schlieren felvételek alapján
Konzulens:  Józsa Viktor

A turbulens lángok fluktuációja kedvezőtlen esetben az égőtér károsodásához, extrém esetben megsemmisüléséhez vezethet. Ennek elkerülése érdekében az égés zaját és a hőfelszabadulást spektrálisan szokás vizsgálni. A feladat célja a rendelkezésre álló, nagysebességű Schlieren képfelvételek alapján a kép egyes régióinak elemzése Fourier-transzformáció segítségével és a spektrum értékelése a láng több régiójában. A feladatot matlab környezetben javasolt megoldani, amihez rendelkezünk már kódokkal, előzetes szoftverismeret nem szükséges.

Irodalom:
S. Candel, D. Durox, T. Schuller, J.-F. Bourgouin, and J. P. Moeck, “Dynamics of Swirling Flames,” Annu. Rev. Fluid Mech., vol. 46, no. 1, pp. 147–173, 2014, https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-010313-141300

Termodinamikai modellezés

Cycle Tempo hősémaszámító program fejlesztése Fortran/Matlab programkörnyezetben
Konzulens:  Groniewsky Axel

Cycle Tempo egy olyan szoftver amely alkalmas termodinamika folyamatok és rendszerek modellezésére. A feladat során bővítményt kell készíteni a szoftverhez. (http://www.asimptote.nl/software/cycle-tempo/)

Neurális háló alapú munkaközeg választó mechanizmus kidolgozása meglévő szerves rankine körfolyamathoz (ORC)
Konzulens:  Groniewsky Axel

Adott hőmérséklethatárok között működő ORC termodinamikai modelljének elkészítése változó munkaközegre; neurális háló betanítása a kapott eredményekkel; hatásfok becslése.

Gépi tanulás (Random forest, k-mean clastering) alapú munkaközeg választó mechanizmus kidolgozása meglévő szerves rankine körfolyamathoz (ORC)
Konzulens:  Groniewsky Axel

Adott hőmérséklethatárok között működő ORC termodinamikai modelljének elkészítése változó munkaközegre; eredmények feldolgozása olyan gépi tanulási eljárásokkal, amelyek lehetőséget biztosítanak az eredményeket befolyásoló paraméterek súlyozására becslés esetén.

Erőmű viselkedésének prognosztizálása neurális háló alkalmazásával
Konzulens:  Groniewsky Axel

Erőmű viselkedésénel (teljesítmény, hatásfok) becslése hisztorikus adatokból. A hisztorikus adatokat először szűrni kell stacionaritás szerint, majd levállogatni a fontosabb paramétereket, majd az ANN-t létre kell hozni.

Tiszta anyagok tulajdonságainak becslése Group-Contribution módszer alkalmazásával
Konzulens:  Groniewsky Axel

A Group-Contribution módszer (GC) alkalmazásával az egyes anyagok fizikai tulajdonságai becsülhetővé válnak. A módszer abból a feltevésből indul ki, hogy a molekulát alkotó minden egyes funkciós csoport valamilyen mértékben hozzájárul a molekulát jellemző fizikai tulajdonságokhoz. Ha ismertek a molekulát alkotó funkciós csoportok és a hozzájárulás mértéke, becsülhetők a termofizikai tulajdonságok.

PC-Saft állapotegyenlet paramétereinek érzékenységvizsgálata Organikus Rankine Körfolyamatok viselkedésének tükrében 
Konzulens:  Groniewsky Axel

PC-SAFT állapotegyenlet: statisztikai termodinamikán alapuló modell, amely alkalmas a többkomponensű folyadékok fizikai tulajdonságainak és fázisegyensúlyának becslésére a molekulaláncot felépítő szegmensek számának, átmérőinek, valamint a szegmensek közötti kölcsönhatások diszperz energiájának nagysága alapján, különös tekintettel a fajhőre.

Energetikai rendszer tervezése Cycle Tempo programkörnyezetben
Konzulens:  Groniewsky Axel

Komplex energetikai rendszer termodinamikai modelljének elkészítése mérési, vagy irodalmi adatok alapján.

Energetikai rendszer tervezése GateCycle programkörnyezetben
Konzulens:  Groniewsky Axel

Komplex energetikai rendszer termodinamikai modelljének elkészítése mérési, vagy irodalmi adatok alapján.

A Kirchhoff-transzformáció numerikus kiaknázása
Konzulens:  Szücs Mátyás

A műszaki gyakorlatban hővezetési feladatok megoldásánál az anyagi együtthatókat általában állandónak tekintjük, azonban számos esetben (,,nagy” hőmérsékletkülönbségek esetén) ez a közelítés nem helytálló, az együtthatók hőmérsékletfüggését is figyelembe kell venni. A hővezetési egyenlet megoldása ekkor (hőmérsékletfüggő anyagi együtthatók  esetén) nem magától értetődő. Erre kínál egy lehetőséget a Kirchhoff-transzformáció.
Analitikus megoldások keresése a transzformált egyenletre is bonyodalmas, azonban  numerikusan a módszer könnyen alkalmazható. A feladat a módszer fejlesztése, vizsgálata és alkalmazásának demonstrálása egy és/vagy több térdimenziós hővezetési feladatok megoldásán keresztül.

Irodalom:
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_simulations_for_integrated_circuits

Hűtőbordák numerikus vizsgálata három térdimenzióban
Konzulens:  Szücs Mátyás

A műszaki gyakorlatban számos esetben bordák segítségével valósítjuk meg egy alkatrész (pl. processzorok) megfelelő hűtését. A bordák tervezésekor a számításokat általában egy térdimenzióban végezzük, azonban a feltételek, hogy mikor érvényes az egy térdimenziós közelítés nem magától értetődőek. Az egy, illetve három térdimenziós leíró egyenletek dimenziótlanításával fény derül a megoldást jellemző fontos paraméterekre. Ezen paraméterek vizsgálatán keresztül olyan geometria és fizikai feltételeket nyerhetünk, melyek az egy térdimenziós modellezés érvényességi körét jellemzik. A feladat különböző geometriájú bordák numerikus modellezése és a szükséges feltételek megadása.

Irodalom:
https://bmeedu-my.sharepoint.com/:u:/g/personal/szucsmatyas_edu_bme_hu/Ef8NY_m_7OZLueGnENmJRIgBEs9y9GTrpsIfS3ZSUNnzzg?e=dcG51M

Numerikus módszerek vizsgálata és összehasonlítása csillapítatlan rezgőrendszer példáján
Konzulens:  Szücs Mátyás

A fizikai feladatok összetettsége és bonyolultsága miatt analitikus megoldások csak korlátozottan előállíthatók, így a legtöbbször numerikus módszerek segítségét vesszük igénybe. A numerikus megoldási módszerek számos hibával terheltek, tipikusan ilyen a disszipációs (mesterséges csillapodás) hiba. Ezen hiba már reverzibilis és nem disszipatív rendszerek szimulációjakor is fellép, így egy irreverzibilis és disszipatív rendszer esetén a fizikai és numerikus csillapodás nem megkülönböztethető egymástól.
A feladat keretein belül egy több (de véges) szabadsági fokú rezgőrendszer vizsgálatát kell  elvégezni számos hagyományos és szimplektikus numerikus módszer segítségével. A feladat kimenete a módszerek pontosság, numerikus összimpulzus- és összenergiaőrzés, valamint stabilitás szempontjából történő osztályozása.

Irodalom:
https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Runge-Kutta_methods

Hővezetés a szuperkritikus régióban
Konzulens:  Szücs Mátyás

Az anyagok kritikus pontjának a környékén számos anyagjellemző, mint például az izobár fajhő, az izobár hőtágulási együttható és az izoterm kompresszibilitási együttható kis hőmérsékletváltozás hatására is jelentősen megváltozik. Az izobár hőtágulási együttható hirtelen változásának hatására az anyagban nyomáshullám alakul ki, mely termikus energiát is szállít magával, így látszólag a hőmérséklet hangsebességű terjedése figyelhető meg. Az irodalom ezt a jelenséget ,,Piston’’- effektus néven tartja számon (magyar megnevezése egyelőre nem ismert), melyet sok mű a hőterjedés negyedik módjaként emleget, habár a jelenség pusztán egy termikus-mechanika csatolódás eredménye. A jelenséget pl. kén-hexafluoridban a világűrben, mikrogravitációs körülmények mellett mérték ki, azonban a kiértékelés során a sebességmezőt nullának feltételezték, melynek következményeképpen a nyomásmező homogén, így a modell a nyomáshullámokat nem veszi figyelembe. A feladat a szakirodalomból ismert modellek reprodukálása, valamint az áramlásokat is figyelembe vevő modellel történő összehasonlítás.

Irodalom:
https://bmeedu-my.sharepoint.com/:b:/g/personal/szucsmatyas_edu_bme_hu/EZs3xB805iFOsUon-7EaxCkBGjGzNfos34CvrzfN_cP1Hg?e=tFOcSy

Termodinamikailag kompatibilis viszko-elaszto-plasztikus szilárdközeg anyagmodell numerikus vizsgálata
Konzulens:  Szücs Mátyás

Számos szilárd anyag mutat a rugalmasságtól eltérő viselkedést. Míg a Hooke-törvény szerint a feszültség és alakváltozás között egy algebrai összefüggés áll fenn, reológiai/viszkoelasztikus modellek esetén ez a kapcsolat egy időbeli differenciálegyenlettel írható le, a képlékeny (plasztikus) változások pedig terhelésmentes állapotban egy maradó feszültség vagy alakváltozás eredményeképpen figyelhetők meg. Kőzetek esetén az előbbi folyamatok egyszerre játszódnak le, így az anyagi paraméterek mérésekor és illesztésekor ezeket figyelembe kell venni. A termodinamika belső változós módszertana segítségével egy olyan általános viszko-elaszto-plasztikus anyagmodell vezethető le, mely számos hagyományos reológiai és képlékeny modellt is magában foglal, illetve ezeddig nem vizsgált lehetőségeket is kínál. A feladat egy egytengelyű húzókísérlet numerikus modellezése és ezen termodinamikailag kompatibilis viszko-elaszto-plasztikus anyagmodell vizsgálata.

Irodalom:
https://bmeedu-my.sharepoint.com/:b:/g/personal/szucsmatyas_edu_bme_hu/EZyKEbTnI-9MiodLblS03GQBgfNNoZYDxEJptnRiJBL_rw?e=9BEJEb

Termodinamikai állapotegyenletek vizsgálata és összehasonlítása
Konzulens:  Szücs Mátyás

A termodinamikai modellezés egy alapvető része az anyag tulajdonságainak leírása. Folyadék-gáz rendszerekre számos különböző állapotegyenlet ismert. A feladat néhány állapotegyenlet (pl. Van der Waals, Berthelot, Redlich–Kwong, stb.) példáján különböző fázisdiagramok (pl. p-v, T-s, p-T, stb.) előállítása, anyagjellemzők (pl. fajhők, hőtágulási és kompresszibilitási együtthatók, stb.) számítása és vizsgálata. A vizsgált modelleket legalább egy anyagra mérési eredményekkel is össze kell vetni. A feladat megoldása a Python programozási nyelv szimbolikus környezetében történik.

Irodalom:
https://bmeedu-my.sharepoint.com/:u:/g/personal/szucsmatyas_edu_bme_hu/EcDdHQauqAtFrpyTNcWSkWYBS7_vtYugf6UzO0B0g3vz8g?e=Ue5iv5

Disszipáció viszkoelasztikus szilárd közegben – a hullámterjedés hatása
Konzulens:  Fülöp Tamás

Szilárd testek terhelésének mechanikai modellezéséhez sokszor elegendő az erőegyensúlyi/kvázistatikus közelítés, amikor a mechanikai mozgásegyenletben (Cauchy-egyenletben) eltekintünk a gyorsulásos tagtól. Ezáltal a gyors tranzienseket és hullámokat hanyagoljuk el. A mért feszültség-, alakváltozás- és elmozdulásértékekkel így is elegendő összhangban szoktunk lenni, és az egyenletek analitikus megoldása is egyszerűbb, a numerikus megoldáshoz szükséges időlépés is sokkal nagyobb lehet. Az ilyen kísérleteknél informatív azonban a hőmérséklet monitorozása is, és a disszipálódó mechanikai energia hőfejlődésként jelentkezik, ezért kérdés, hogy az erőegyensúlyi közelítés megfelelően írja-e le a disszipációt is. A feladat ennek numerikus vizsgálata egy Poynting-Thomson-Zener reológiájú egydimenziós minta esetén: mennyire tér el a hullámterjedést is leíró modell jósolta disszipáció az erőegyensúlyi modell jóslatától?

Irodalom:
https://www.mdpi.com/1099-4300/22/2/155/pdf

Szilárdközeg-reológiai jelterjedés analitikus vizsgálata
Konzulens:  Fülöp Tamás

Rugalmas szilárd közegekben a hullámszám arányos a frekvenciával, így bármilyen alakú jel terjedési sebessége azonos. Viszkoelasztikus/reológiai közegekben a hullámszám és frekvencia viszonya bonyolultabb, ezért a jelterjedési sebesség is jelalakfüggő. A mellékelt háttéranyag egy ezzel kapcsolatos numerikus vizsgálatot ismertet. A numerikus megoldásoknak azonban korlátaik vannak: az explicit módszereknél határt szab a Courant-szám, implicit megoldó pedig jelentősen torzítottan tudhatja reprezentálni a hullámszám és frekvencia viszonyát. A feladat a mellékelt háttéranyagban tekintett jelalak terjedésének   analitikus vizsgálata.

Irodalom:
https://pp.bme.hu/ci/article/view/16096/8886

Analitikus képletek a hővezetés flash-kísérletéhez
Konzulens:  Fülöp Tamás

A hővezetési tényező mérésének egyik módja a flash-kísérlettel történik. Rávillantunk egy mintára, és a túloldalán mért hőmérséklet-felfutásból egy analitikus közelítő képlet segítségével határozzuk meg a hővezetési tényezőt (a mintaméret, a sűrűség és fajhő ismeretében). Heterogén minták (akár temészetes, akár mesterséges heterogenitással rendelkező minták) esetén a flash-kísérlet kiértékeléséhez a Fourier-hővezetésnél bonyolultabb modell szükséges. Ilyen modellel történő kísérletkiértékelések során figyeltünk fel a mellékelt háttéranyag (8) képletének közelítő teljesülésére. A feladat e képlet igazolása analitikus közelítő számítás révén.

Irodalom:
https://arxiv.org/pdf/2102.11744

Csillapított rugós inga általánosított szimplektikus szimulációja
Konzulens:  Fülöp Tamás

A Runge-Kutta- és más klasszikus numerikus módszerek fokozatosan elrontják a szimulált mechanikai rendszer energiamegmaradását. Az ún. szimplektikus numerikus módszerek ellenben igen nagy időkre is megőrzik az összenergiát. Disszipatív mechanikai rendszerek esetén is fontos elkerülni a numerika okozta mesterséges energiadisszipációt, hogy a valódi termodinamikai disszipációt mutassa a megoldás. A szimplektikus módszerek kiterjesztése disszipatív rendszerekre az utóbbi évek egyik intenzíven fejlődő kutatási terület. A feladat ilyen kiterjesztett módszerek alkalmazása csillapított rugós ingára.

Irodalom:
https://en.wikipedia.org/wiki/Symplectic_integrator

Impulzusszerű peremfeltétel helyettesítése impulzusszerű kezdeti feltétellel Fourier-n túli hővezetésben
Konzulens:  Fülöp Tamás

Fourier-hővezetésmodell esetén egy egydimenziós minta peremére bocsátott impulzusszerű gerjesztés (időbeli Dirac-delta-szerű hőáramsűrűség) effektíve helyettesíthető egy térbeli Dirac-delta-szerű, a peremre koncentrált kezdeti hőmérsékleteloszlással. Úgymond a gerjesztés lezajlása után nézünk rá a mintára, a bevitt belső energia a peremhez közeli szélet már felhevítette, de még épp nem tudott elkezdeni szétterülni a minta belsőbb része felé. A peremfeltétel kezdeti feltétellel való helyettesítése a numerikus megoldást egyszerűsítheti és gyorsíthatja. A feladat ellenőrizni az ennek mintájára megfogalmazott sejtést Guyer-Krumhansl-féle (GK) hővezetésmodell esetén, végesdifferenciás numerikus módszerrel. A – számos heterogén mintára jól alkalmazható – GK-hővezetésegyenletben a hőmérséklet második időderiváltja és a térbeli második derivált időderiváltja is megjelenik.

Irodalom:
https://www.mdpi.com/1099-4300/20/11/832/pdf

Végesdifferencia-séma optimálása körlap hővezetésének példájában
Konzulens:  Fülöp Tamás

Derékszögű koordinátarendszerben könnyű diszkretizálni a térderiváltakat. Görbevonalúban viszont nemtriviális. A diszkretizálandó egyenlet mögött levő modell sugall természetesnek tűnő választást, viszont ezt jó lenne ellenőrizni. A feladat polárkoordináta-rendszer esetén tesztelni több választást, egy körlapban zajló Fourier-hővezetés példáján. A feladathoz bizonyos támpontot nyújt a mellékelt háttéranyag utolsó szakasza.

Irodalom:
https://www.dropbox.com/s/rwiw071f4tzdp85/04-ppde-200507.ipynb?dl=0

Megújuló energiaforrások

Ammónia mint belsőégésű motoros tüzelőanyag
Konzulens:  Bereczky Ákos

•    Ammónia előállítási technológiák áttekintése, különös tekintettel a CO2 kibocsátásra
•    Ammónia felhasználási lehetőségeinek áttekintése
•    Mérőrendszer és mérési terv kidolgozása a vizsgálatokra
•    Eredmények összefoglalása
 
Irodalom:

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.12.209

Hidrogén technológia alkalmazása a vízi közlekedésben
Konzulens:  Bereczky Ákos

1./ A hidrogén technológia bemutatása általánosságban;
2./ Hidrogén előállítása;
3./ Az előállítás és aktualitása:
• zöldhidrogén, VER hidrogén;
• lokális előállítás, hidrogén kiszállítás töltőállomás;
• hidrogéntárolás és szállítás.
4./ Hidrogén felhasználás;
• FC;
• gázmotor: NG+H2
5./ Milyen vízi közlekedés van ma Mo.-on, ennek melyik részén lehet használni a hidrogént. 
 
Irodalom:

https://doi.org/10.1016/j.coche.2020.100668

Életciklus elemzés

Háztartási méretű kiserőművek környezeti hatásainak vizsgálata életciklus értékeléssel
Konzulens:  Szilágyi Artúr

A megújuló energiát hasznosító kiserőművek működés közben szinte elhanyagolható mértékű környezetterhelést jelentenek.  Ugyanakkor a teljes életciklusukat (gyártás, szállítás, hulladékkezelés stb) tekintve számos jelentős környezeti problémát találunk. A kutatás célja ezen közvetett környezeti hatások számszerűsítése egy vagy több kiválasztott technológia bemutatásával és környezeti szempontú értékelésével.
 
Irodalom:

Geotermikus energiatermelő rendszerek környezeti hatásainak vizsgálata életciklus értékeléssel
Konzulens:  Szilágyi Artúr

A földhőt hasznosító erőművek és fűtőművek működés közben szinte elhanyagolható mértékű környezetterhelést jelentenek.  Ugyanakkor a teljes életciklusukat (gyártás, szállítás, hulladékkezelés stb) tekintve számos jelentős környezeti problémát találunk. A kutatás célja ezen közvetett környezeti hatások számszerűsítése egy vagy több kiválasztott technológia bemutatásával és környezeti szempontú értékelésével.
 
Irodalom:

https://doi.org/10.3390/su12072786

Atomerőművek környezeti hatásainak vizsgálata életciklus értékeléssel
Konzulens:  Szilágyi Artúr

A nukleáris erőművek és fűtőművek működés közben szinte elhanyagolható mértékű környezetterhelést jelentenek.  Ugyanakkor a teljes életciklusukat (üzemanyaggyártás, szállítás, hulladékkezelés stb) tekintve számos jelentős környezeti problémát találunk. A kutatás célja ezen közvetett környezeti hatások számszerűsítése egy vagy több kiválasztott technológia bemutatásával és környezeti szempontú értékelésével.

 
Irodalom:

Szilárd hulladékok kezelésének életciklus értékelése
Konzulens:  Szilágyi Artúr

A települési szilárd hulladékok kezelésére többféle technológia létezik, például lerakás, energetikai hasznosítás, anyagában hasznosítás stb. A kutatás egy vagy több kiválasztott technológia környezeti hatásainak elemzésével foglalkozik, az életciklus-elemzés segítségével.
 

Irodalom:
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.07.042

Települési fenntartható energia és klímastratégiák elemzése
Konzulens:  Szilágyi Artúr

A SECAP a “Sustainable Energy and Climate Action Plan” magyarul Fenntartható Energia és Klímavédelmi Cselekvési Terv koncepcióját a Polgármesterek Klíma- és Energiaügyi Szövetsége dolgozta ki. A módszert úgy tervezték meg, hogy egyrészt részletes áttekintést adjon egy önkormányzat energetikai helyzetéről és üvegházgáz-kibocsátásáról, másrészt számszerű, objektív intézkedéseket határoz meg a kibocsátások csökkentése, az energiahatékonyság javítása és a megújuló energiával kapcsolatos célok teljesülése érdekében, miközben az energiaszegénység problémájával is foglalkozik. Emellett megvalósítható javaslatokat kínál az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra az olyan helyi kockázatokra összpontosítva, mint az árvizek vagy a hőhullámok. A kutatás célja egy vagy több település klímastratégiáját megvizsgálni vagy összehasonlítani.

Környezetbarát terméktervezés – ökodizájn esettanulmány életciklus értékeléssel
Konzulens:  Szilágyi Artúr

A kutatás célja, egy kiválasztott termék vagy szolgáltatás illetve alternatíváinak környezeti lábnyomának kiszámítása az életciklus-elemzés módszerével. Ennek során fény derül a legfontosabb kulcsparaméterekre, amelyek változtatásával a legtöbb környezeti hatást lehet elkerülni, illetve összehasonlíthatóvá válnak az alternatív technológiai megoldások.
 
Irodalom:

Villamosenergia-ellátás forrásoldali megbízhatósága számításának új elvei
Konzulens:  Fazekas András István

A feladat az Európai Bizottság Energiaügyi Főigazgatósága által kiadott “Identification of Appropriate Generation and System Adequacy Standards for the Electricity Market” dokumentumban javasolt eljárás hazai erőműrendszerre történő alkalmazása. Lényegében annak a kérdésnek a megválaszolása, hogy mi az optimális rendszerbővítési stratégia. A számítás középpontjában a LOLP számítás alkalmazása és a különböző célú rendszerszabályozási tartalékok valószínűségelméleti meghatározása áll.

Az időjárásfüggő villamosenergia-termelő egységek rendszerre csatlakozásának hatása a szabályozható erőműpark üzemére
Konzulens:  Fazekas András István

A feladat fő célkitűzése, célja annak vizsgálata, hogy milyen változásokat eredményez az időjárásfüggő villamosenergia-termelő egységek rendszerre csatlakozása a szabályozható erőműpark rendszerszintű üzemében.

A fosszilis eredetű szén-dioxid-kibocsátást generáló fő hajtóerők
Konzulens:  Fazekas András István

A feladat keretében a globális CO2-kibocsátás fő hajtóerőinek a vizsgálatára kerül sor alapvetően idősoranalízis alkalmazásával.