Épület körül kialakuló áramlás megjelenítése óriás szappanbuborékokkal

Keszte István I. MSc évf., Kovács Boldizsár IV. évf., Vincze Mihály IV. évf.

Konzulens: Dr. Kristóf Gergely, Áramlástan Tanszék

Ezen TDK dolgozat során a kitűzött feladat az épületek körüli áramlás megjelenítése, amit óriás méretű (15-20 cm átmérőjű) szappanbuborékokkal valósítunk meg. A megjelenített áramlás nagy felbontású digitális fényképezőgépekkel illetve kamerákkal kerül megörökítésre, amelyek felvételeit számítógépen feldolgozzuk, az áramlás képét kirajzoljuk. Ezt követően az így megjelenített áramlást összehasonlítjuk az ugyanazon épület körüli CFD szimuláció által meghatározott áramlással.

Célunk, hogy feltérképezzük az óriásbuborékos megjelenítési mód alkalmazhatóságát, előnyeit és korlátait méréstechnikai szempontokból. Az 1:1-es méretarányú mérés azért megfontolandó, mert a nagy épületek körül kialakuló áramlások vizsgálatánál a miniatűr modelleknél alkalmasabb lehet a számítógépen végzett numerikus szimulációk javítására.

A dolgozatban egyéb, jelenleg ismert áramlás megjelenítési módszerekkel hasonlítjuk össze a „óriás buborék módszert”. Ezt követően a buborékok készítését, alapanyagaikat, a használható pálcákat és a pálcákból való „kifújás” módszereit vizsgáljuk. A buborékképzési folyamatot részlegesen automatizáltuk, ami könnyebb és reprodukálhatóbb méréseket eredményezett.

Ezt követően a helyszíni kísérlet kerül bemutatásra, a mérés folyamata, kísérleti berendezés, továbbá az eredményeit tartalmazó képanyag. Kitérünk az épület kiválasztására, a buborékok pontos anyagára, ennek esetleges környezet terhelő hatására. Tárgyaljuk a kísérleti módszer rugalmasságát a környezeti változókra: szélsebesség és változékonyság, a hőmérséklet és a páratartalom, fényviszonyok. Kiderült, hogy az időjárási viszonyok erősen befolyásolják a buborékok méretét, élettartamát és kamerán készített felvételek minőségét is.

A kutatás része ezen felül a felvételek elemzése, az erre használható képfeldolgozó módszerek áttekintése, valamint hogy ezek mennyire használhatóak a buborékpályák rekonstruálására. Célunk ezzel a buborékok felvételen történő észlelhetőbb megjelenítése, majd követése és a pályák fizikai tulajdonságainak lehető legpontosabb meghatározása. A felvételek elemzése során a pályák 2D-s rekonstrukciója megvalósult, a 3D-s megjelenítés viszont pontosabb mérést és utómunkát igényel. Ezért CFD szimulációnak is egy síkbeli vetületével hasonlítottuk össze.

A feladat gerince az áramlás 1:1 arányú megjelenítése, melyre tudomásunk szerint még nem volt példa Magyarországon.

Irodalom:

1. Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai. Előadási jegyzet. Budapesti Műszaki Egyetem Áramlástan Tanszék. Budapest, 1992. Kézirat. Magyar Elektronikus Könyvtár

2. David A. Katz: The Chemistry (and a little physics) of Soap bubbles. http://www.chymist.com (2010)

3. Soap Bubble Wiki. http://soapbubble.wikia.com/wiki/Soap_Bubble_Wiki

szerzők

Keszte István
gépészeti modellezés
nappali (angol nyelvű)
Kovács Boldizsár
biomérnöki
nappali
Vincze Mihály
gépészmérnöki
nappali alapszak

konzulens

Dr. Kristóf Gergely
egyetemi docens, Áramlástan Tanszék

helyezés

I. helyezett