Folyami áramlás Lagrange-i szemléletű vizsgálata drónfelvételek alapján
A drónok használata egyre elterjedtebb napjainkban a különböző mérnöki felmérések során. A víz és azon belül a folyógazdálkodás területén különösen nagy lehetőségek rejlenek a drónokkal hajtott mérésekben. Korábbi kutatásaim során lehetőségem volt a Large-Scale Particle Image Velocimetry (LSPIV) és Space-Time Image Velocimetry eljárás (STIV), újszerű indirekt videó-alapú sebességmérési eljárások tesztelésére tudományos diákköri dolgozataim készítése során (Lükő és Baranya, 2016 és Lükő, 2016), melyek alkalmas alternatívái lehetnek a hagyományos vízhozammérési eljárásoknak. Ezen eljárások az áramlások Euler-i értelmezésével foglalkoznak. Ezen túllépve, a Lagrange-i szemléletű vizsgálatokra térek át, amely alapvetően egy részecskekövető eljárásra, a Particle Tracking Velocimetry-re (PTV) épül. Zsugyel (2016) doktori értekezésében a részecskekövető eljárások tesztelésével foglalkozik laboratóriumi és kisebb léptékű folyami alkalmazásai során, ahol számszerűsíti az áramlásra jellemző kaotikus elkeveredési viszonyokat. Terepi vizsgálataiban GPS-szel felszerelt felszínen úszó szárnyas bójákat használt, melyeknek száma limitált, és igen drága. Jelen kutatásban ezzel szemben drónról készített videofelvételek és a képelemző eljárás szempontjából alkalmas, a folyó felszínén úszó nagyszámú jelzőanyag segítségével jelentősen részletesebb és nagyobb kiterjedésű (akár a folyó teljes szélességét lefedő) képet kaphatunk a részecskepályákról. A pályák rekonstruálásával képet kaphatunk az áramlási jellemzők mellett az elkeveredés jellegére is, melynek ismerete szennyezőanyag, hűtővíz vagy éppen hordaléktranszport vizsgálatokban különösen fontos.
Dolgozatomban először feltárom és áttekintem a jellemzően külföldi irodalmat, amely kitér a drón alapú áramlásmérésekre, a PTV eljárásra és a Lagrange-i szemléletű elkeveredési vizsgálatokra. Esettanulmányként egy áramlási szempontból összetett folyószakaszt, a Duna sarkantyúkkal szabályozott szakaszát választottam ki. A tanszéken elérhető műszerek segítségével mérési kampányokat hajtunk végre, hogy begyűjtsük a szükséges videóanyagokat, egyéb kiegészítő mérésekkel együtt, pl. akusztikus alapú áramlásmérések és geodéziai felmérések. A korábbi laboratóriumi vizsgálatokra alkalmazott tanszéki, Matlab környezetben fejlesztett PTV képfeldolgozó algoritmust továbbfejlesztem, hogy a terepi mérések során felhasznált jelzőanyagok esetén is alkalmazható legyen. Az esettanulmányi helyszínen készített videókat elemzésére és az áramlási pályák jellemzésére kísérletet teszek. A dolgozatom végén eredményeimet értékelem és továbbfejlesztési javaslatokat fogalmazok meg.
1. Lükő, G., Baranya, S.: Videó alapú vízhozam-mérés tesztelése kisvízfolyásokra, Magyar Építőipar 2016/2. sz.
2. Lükő, G.: Analysis of UAV based topography and river flow measurement method, Tudományos diákköri dolgozat, BME, 2016
3. Zsugyel, M.: On the impact of chaotic advetion on the mixing around river groynes, Doktori értekezés, BME, 2016
szerző
konzulensek
-
Dr. Zsugyel Márton
tudományos munkatárs, MTA-BME Vízgazdálkodási Kutatócsoport (külső) -
