Makroműanyagok felszíni transzportjának modellezése folyami környezetben

A műanyagok kedvező tulajdonságaik révén viszonylag rövid idő alatt terjedtek el az egész világon, majd egy uggrásszerű növekedés következett be a gyártásukban, amikor megjelentek az egyszerhasználatos műanyagok. A probléma gyökere abban van, hogy a műanyag lebomlása egy igen hosszadalmas folyamat, ezáltal ezek hosszú éveken keresztül képesek fennmaradni. Ezt a rengeteg műanyaghulladékot nem tudjuk megfelelően kezelni, így azok kezdenek elhatalmasodni körülöttünk, ráadásul ezeknek igen nagy százaléka a természetben végzi, így veszélyeztetve a teljes földi ökoszisztémát. Mivel ez egy mindenkit értintő, globális és aktuális probléma, ezért tartom fontosnak azt, hogy minél több kutatás szülessen ezen a területen, és minél többen fogalkozzanak és felfigyeljenek erre a témára.

A dolgozat a makroműanyagok folyókban való vándorlására koncentrál elsősorban, ugyanis ez a terület hiányosabb, annak ellenére, hogy a tengerben, óceánokban felhalmozódott hulladékok is nagyban visszavezethetők a folyókra. A folyók szállítóközegként funkcionálnak, és képesek elvezetni a hulladékokat a szárazföldek belsejéből egészen az óceánokig. A folyókba már bekerült műanyag számos tényező, például a szél, a vízhőmérséklet, a műanyagnak a fizikai tulajdonságai, az áramlás milyensége függvényében különböző állapotokban lehet jelen: víz felszínén való lebegés, vízbe süllyedés, partra vetődés.

A dolgozat keretein belül a víz felszínén lebegő műanyagokkal foglalkozom, illetve az egyik legjelentősebb tényezőt vizsgálom meg, mely nagy mértékben befolyásolja a részecskék eloszlását – a turbulenciát. A turbulencia egy kaotikus és komplex áramlásforma, mely az áramlástan egyik legfontosabb jelensége, azáltal, hogy minenhol jelen van. Komplexitása számos modellezési problémát eredményez, illetve jelentősen megnehezíti az ilyen áramlások előrejelezhetőségét is. A dolgozat célja egy olyan módszertan megalapozása, mellyel a modellezési gyakorlatban elterjedt Reynolds-átlagolt turbulencia modellezéssel kapott időátlagolt áramlási sebesség és turbulens kinetikai energia eloszlások alapján generálhatunk tranziens áramlási sebességmezőket. A turbulens fluktuációkkal ilyen módon perturbált sebességmezőkre építve lehetőség van a folyók felszínén úszó makroműanyagok (virtuális részecskék) realisztikusabb – a turbulens áramlásokra jellemző véletlenszerű – transzportjának modellezésére.

A dolgozat keretein belül különböző módszerekkel generálok turbulens sebességidősorokat, majd ezekket felhasználva numerikus kísérleteket végzek. Az egyes módszereket, illetve a releváns numerikus paraméterek hatását érzékenységvizsgálatoknak vetem alá. A numerikus teszteket követően a kidolgozott eljárást egy valós folyami környezetre alkalmazom.

szerző

• 
  Nagy Timea
  Építőmérnöki szak (műszaki alapdiploma BSc szint)
  alapképzés (BA/BSc)

konzulens

• 
  Dr. Fleit Gábor
  Tudományos munkatárs, Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék

helyezés