Rotorzaj előrejelzése a NASA mérései alapján

Konzulens: Dr. Vad János, egyetemi tanár, vad@ara.bme.hu

A kutatás célja: axiális átömlésű légszállító forgógépek – pl. ventilátor-fokozatok – járókereke által keltett zaj becslése félempirikus számítási összefüggések felhasználásával. A félempirikus összefüggéseket a NASA Langley Research Center (Hampton, VA, USA) mérései szolgáltatják. Különféle járókerék-geometriákat hasonlítunk össze az áramlástechnikai hatékonyság (előírt légtechnikai teljesítmény megvalósulása), az energiahatékonyság (jobb hatásfok elérése), és a zajcsökkentés együttes kívánalmai szerint. Támpontokat nyerünk a jó hatásfokú, emellett mérsékelt zajkibocsátású járókerekek tervezésének támogatására. A kutatási program az alábbi zajforrások vizsgálatára tagolódik, és ennek megfelelően igény szerint több résztémára bontható (több személy közt megosztott projekt lehetséges). a) turbulens határréteg-kilépő él zaj; b) határréteg-leválási zaj; c) profil örvényleválási zaj; d) tompa kilépő él örvényleválási zaj; e) lapátcsúcs-örvényzaj.

+=…

POD (Proper Orthogonal Decomposition) Módszerek Alkalmazása Akusztikai Mérések Kiértékelésében

Konzulens: Dr. Horváth Csaba, adjunktus, horvath@ara.bme.hu

Nyalábformálási módszerekkel lokalizálni tudunk akusztikai zajforrásokat a térben. POD módszerekkel vizsgálni tudunk adatbázisokat, annak érdekében, hogy rejtett részleteket jobban kiemeljünk. A két módszer ötvözésével kísérletezünk, és ebben keresünk lelkes közreműködőket.

Repülőgép Hajtómű Aeroakusztikai Tulajdonságainak Javítása

Konzulensek: Dr. Horváth Csaba, adjunktus, horvath@ara.bme.hu, Tokaji Kristóf, doktorandusz jelölt, tokaji@ara.bme.hu, Fenyvesi Bence, doktorandusz jelölt, fenyvesi@ara.bme.hu

A repülőgép ipar már tervezi a következő generáció repülőgép hajtóműveit. Egyik szóba jövő fejlett technológia a koaxiális propfan, amelynek számos előnye van, de jelen pillanatban még túl zajosnak ítélt. Egy hosszú távú kutatási programhoz kapcsolódva, részt tudsz venni a zajforrások lokalizálásában és csökkentésében.

Többállapotú passzív hidraulikai rendszerek

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, egyetemi docens, kristof@ara.bme.hu

Elágazási pontokat tartalmazó, passzív (szivattyú nélküli), hurkolt hidraulikai rendszerben – az elágazások hidraulikai karakterisztikáinak komplexitása miatt – elvileg több alternatív stabil áramlási állapot is előfordulhat. Valóban vannak-e ilyen állapotok? Mi a feltétele a többállapotú rendszerek létrejöttének? Mi határozza meg, hogy a rendszer működése melyik állapotba kerül?

Mozgó Zajforrások Lokalizálása

Konzulens: Dr. Horváth Csaba, adjunktus, horvath@ara.bme.hu

Akusztikai kiértékeléseknél gondot okozhatnak a mozgó zajforrások. Egy új módszeren dolgozunk amely képes a mozgó zajforrásokat helyesen lokalizálni. A végső cél a NASA/GE F31/A31 Historical Baseline Koaxiális Propfan repülőgép hajtóműn végzett mérések kiértékelése, a tonális zajforrások lokalizálása.

Mikrofonok pozíciójának optimalizálása mikrofontömbös mérésekhez

Konzulens: Tóth Bence, doktorandusz, tothbence@ara.bme.hu

A mikrofontömb egy olyan mérőberendezés, amely segítségével több helyen, egyszerre rögzített hang alapján meghatározható a zaj forrása. A feldolgozási eljárás azonban a valós forráson túl általában hamis forrásokat is „talál”, lásd az ábrán, ahol a pont a valós forrás, a körgyűrűk a feldolgozásból származnak. A hamis források megjelenése elkerülhetetlen, erősségük azonban függ a mikrofonok helyzetétől. A cél tehát a hamis források gyengítése a mikrofonok helyének alkalmas megválasztásával. Először áttekintjük a mikrofontömb működését, megvizsgáljuk a hamis források keletkezésének okát. Ezután meghatározzuk a célfüggvényt, amely megfelelően jellemzi a hamis források jelenlétét különböző mikrofon-pozíciók esetén. Az így kapott optimalizációs problémát szimbolikus matematikai eszközökkel oldjuk meg.

Game of Drones

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

We are building a drone fleet with the purpose of wind-tunnel and outdoor testing of communication protocols, control algorithms and distributed sensor networks.

Drónflottát építünk hogy különböző kommunikációs protokollokat, irányításelméleti algoritmusokat és elosztott mérési hálózatokat teszteljünk szélcsatornában és szabad légtérben.

Dynamical Systems Analysis of Homogeneous Shear Flows – Homogén nyíró áramlások dinamikai vizsgálata

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

The Kelvin-Townsend equations are the Fourier space analogue of the Navier-Stokes equations in the Rapid Distortion Limit. The goal is to classify and explain the bifurcation occurring for homogeneous shear flows. We will analyze the oscillatory behavior and stability transition for elliptic flows via Floquet theory.

A Kelvin - Townsend egyenletek a Navier - Stokes egyenletek analógjai Fourier térben a Rapid Distortion átmenetben. A cél az, hogy a homogén nyíró áramlásokban előforduló bifurkációkat osztályozzuk és megmagyarázzuk. A rendszer rezgéseit és a stabilitási átmenetetet Floquet elmélettel vizsgáljuk.

Mechanistic Models of Turbulence – Turbulencia mechanisztikus modellezése

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

The basic idea of mechanistic modeling of turbulence is to construct a mass-spring-damper system that reproduces the well-known energy transfer from large scales to small scales (energy cascade) while at the same time providing flexibility to include other phenomena such as non-local interactions. We develop and analyze such a model.

A turbulencia mechanisztikus modellezésének alapötlete, hogy azt egy olyan tömeg-rugó-lengéscsillapító rendszerrel írjuk le, amely nemcsak visszaadja a jól ismert energiaátmenetet (energia kaszkád) a különböző skálák között, hanem rugalmasságot is biztosít olyan más jelenségek beépítésére, mint például a nemlokális kölcsönhatások. Kidolgozunk és elemzünk egy ilyen modellt.

Nonlinear Analysis of a 2-DOF Piecewise Linear Aeroelastic System – Egy 2-szabadságfokú szakaszonként lineáris aeroelasztikus rendszer nemlineáris elemzése

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

Study the dynamics of a 2 degree-of-freedom (pitch and plunge) aeroelastic system where the aerodynamic forces are modeled as a piecewise linear function of the effective angle of attack. Analyze stability and bifurcations of equilibria. Generate bifurcation diagrams of the system. Use a decomposition of the space of initial conditions based on a grazing condition for a better understanding of the dynamics.

Tanulmányozza a 2-szabadságfokú aeroelasztikus rendszert, ahol az aerodinamikai erők szakaszonként lineárisnak tekinthetők. Elemezze a rendszer stabilitását és bifurkácóit. Készítsen bifurkációs diagramokat. Használja fel kezdeti feltételek terének megfelelő felbontását a dinamika jobb megértésére.

Analysis of the Influence of Nonlinear Energy Sink on Flutter – Szárnyrezgések vizsgálata/szabályozása

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

Limit cycle oscillations (LCOs) are undesirable vibrations encountered by aircraft in the transonic operating region. These finite amplitude, self-sustaining oscillations are usually due to nonlinear fluid-structure interactions. Design and analyze a passive nonlinear controller (Nonlinear Energy Sink) which eliminates limit cycle oscillations for aircraft wings or renders a subcritical instability supercritical.

Határciklusos oszcillációk repülőgépnél nem kívánatos rezgések. Ezek az önfenntartó rezgések általában a nemlineáris folyadék-szerkezet kölcsönhatások jönnek létre. Tervezzen és elemezzen olyan passzív nemlineáris szabályzót, amely kiküszöböli-csökkenti ezen rezgéseket, vagy legalább a szubkritikus instabilitást szuperkritikusra változtatja.

Coherent structures in turbulent flows/Proper Orthogonal Decomposition for hyperbolic equations (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

We are interested in characterizing structures in turbulent flows by various methods. We also want to find structures that capture most of the energy in the flow and try to reconstruct the original solution.

Flow in porous medium (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

Flow in porous media is a challenging scientific problem with many interesting applications. Our goal is to examine the relationship between porosity and permeability for various structures and their connection for percolation theory.

https://www.youtube.com/watch?v=fkJpZfME0EU

Particle damping (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

Particle damping is the use of particles moving freely in a cavity to produce a damping effect (https://en.wikipedia.org/wiki/Particle_damping). Utilize an existing simulator to analyze the dynamic behavior of particle dampers.

Symbolic time series analysis of turbulent flow signals (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

Analyze the results of two-component velocity measurements around a wind tunnel model. The time series can be transformed into symbol sequences, utilizing the quadrant method. The information content of the symbol sequences are investigated by comparing the number of words and normalized entropy levels in case of the measured and several artificially generated periodic, random and noisy periodic symbol sequences. Estimate the Reynolds shear stresses using a Markov process model.

Dynamics of Discrete Time Kuramoto Oscillators (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

The Kuramoto oscillator is a general model for phase coupled oscillators. This project aims at analyzing the dynamics of discrete time Kuramoto oscillators through iterated maps. The existence of a constant of motion is used to simplify the analysis. The stability issues are addressed along with the notions of balanced set and aligned/synchronized set.

Vibration localization and mistuning in structures/turbomachinery (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

Mode localization occurs in almost-periodic structures. With weak internal coupling of the components, the mistuning of component properties has drastic effects on the dynamics of the system. The vibration modes are localized to a small geometric region of the structure and confining the vibrational energy close to the source of excitation. This can lead to fatigue or catastrophic failure of the structure. Survey and explore this phenomenon by studying parameter mistuning in periodic systems.

Trajectory Generation for robotic systems (magyarul is)

Adviser: Dr. Kalmár-Nagy Tamás, associate professor, kalmarnagy@gmail.com

In applications it is often necessary to solve the path planning problem many times a second, thus real-time trajectory generation for various vehicles remain an important topic for robotics research. Apply a control method (e.g. constrained dynamic inversion) for trajectory generation.

Különböző módszerek megbízhatóságának vizsgálata aerodinamika területén

Konzulens: Nagy László, tanársegéd, nagy@ara.bme.hu

A kutatás célja egy zárt szárnyű repülőgép aerodinamika karakterisztikák meghatározása különböző numerikus módszerekkel (VLM, RANS,DES,LES). Méréssel validálni a szimulációkat majd azok pontosságának meghatározása. Illetve az eredmények összevetése normál repülőgépekkel, a koncepció életképességének vizsgálata.

Nyilazott szárny numerikus vizsgálata

Konzulens: Nagy László, tudományos segédmunkatárs, nagy@ara.bme.hu

A feladat egy nyilazott szárny numerikus hálójának készítése és tesztelése.

Az alapmodell egy 0°-os nyilazási szöggel rendelkező szárnyprofil numerikus hálója volt. Ezt lehet felhasználni egy 22,5°-os nyilazási szöggel beállított, háromdimenziós modell elkészítéséhez. A numerikus hálót ellenőrizni kell többek között a negatív térfogatok, torzultság és a cellaméret ugrások szempontjából. Majd adott elhanyagolások és kritérium mellett el lehet végezni a profil numerikus szimulációját is. A választott eszköz OpenFOAM.

Hőátadási jellemzők vizsgálata újszerű forgódugattyús hőerőgépben

Konzulens: Dr. Szente Viktor, adjunktus, szente@ara.bme.hu

A hőszivattyúk külső munka befektetésével hidegebb helyről melegebb helyre képesek a hőenergiát eljuttatni. A Tanszéken jelenleg egy újszerű kialakítású hőszivattyú CFD vizsgálata folyik, melynek eredményeit mérésekkel validáljuk. A CFD modell egyik lehetséges továbbfejlesztési útja a különféle hőátadási jellemzők (hővezetés, hőáramlás, hősugárzás) integrálása a modellbe. A feladatban ezen jellemzőket szükséges meghatározni, melyhez rendelkezésre állnak korábbi számítási és mérési eredmények. Ugyanakkor várhatóan szükséges lesz alapvető áramlás- és hőtechnikai megfontolások, valamint a szakirodalmi ajánlások alkalmazása is. A feladat célja az, hogy a fejlesztett CFD modell nagyobb pontossággal képes legyen visszaadni a mérési eredményeket, s így pontosabb képet adhasson a berendezés belsejében lejátszódó áramlás- és hőtechnikai folyamatokról.

Szélturbina terelőelemek vizsgálata

Konzulens: Dr. Szente Viktor, adjunktus, szente@ara.bme.hu

A megújuló energia alkalmazása napjainkban egyre fontosabb. Az elterjedt szélturbina-típusok mellett azonban számtalan egyéb megoldás is született. Ezek között számos olyan típus is található, amely az elterjedt típusok hatékonyságát igyekszik javítani különféle terelőelemekkel. Sajnos sok esetben a gyártó által reklámozott adatok megbízhatósága legalábbis megkérdőjelezhető. A feladatban fel kell kutatni ezeket a hagyományostól eltérő, ill. különféle kiegészítő elemekkel ellátott szélturbina típusokat, és összehasonlítani a hagyományosokkal. Ehhez célszerű a gyártó által megadott adatokból kiindulni, majd a kapott eredményeket alapos elemzésnek alávetni. Bizonyos esetekben alapvető áramlástani megfontolások alkalmazása is elegendőnek bizonyulhat, máskor CFD vizsgálatok, esetleg mérések elvégzése is szükségessé válhat. A cél az, hogy egységes és átfogó képet kaphassunk arról, hogy a különféle kialakítások milyen hatékonysággal képesek a szél energiájának kiaknázására.

Automata csapadékmérő állomás fejlesztése

Konzulens: Dr. Istók Balázs, adjunktus, istok@ara.bme.hu

Laboratóriumi műszerfejlesztés, majd terepi mérések. Települések csapadékvíz-elvezető rendszerének a terhelését adó csapadékvíz területi megoszlására kevés mérési adat áll rendelkezésünkre. A cél egy olcsó, de pontos csapadékíró fejlesztése, amely több hétre magára hagyható egy területen és megbízhatóan rögzíti az adatokat. A műszer meg kell építeni majd kalibrálni kell. A helyes működés esetén több műszert kell építeni és csapadékok területi eloszlását vizsgálni, valamint a méréseket időjárás radarral kell összevetni.