Szerkezetek dinamikája és aerodinamikája kutatócsoport
A kutatási tevékenységünk középpontjában olyan mérnöki szerkezetek dinamikai és aerodinamikai vizsgálata áll, mint a függesztett kábelek, a távvezetékek vezetékei vagy a szélturbinák lapátjai. Ezeket a szerkezeteket különféle dinamikus terhelések érik, például szélhatás, jegesedés vagy egyéb külső behatás következtében. A természetes jelenségek káros rezgéseket idézhetnek elő, amelyek csökkentik a szerkezetek élettartamát és biztonságos működési tartományát, ezért indokolt olyan megoldások kidolgozása, amelyek mérséklik a nem kívánt rezgések hatásait. A kutatás során modelleket dolgozunk ki, hogy megértsük a nagyfrekvenciás és nagy amplitúdójú kábelmozgások körülményeit, valamint hogy felmérjük az ilyen rezgések okozta károkat. E tevékenység célja, hogy rezgéscsillapító megoldásokat javasoljon, amelyekkel megvédhető a szerkezet. A rezgések szabályozása ugyanakkor rendellenes kábelmozgást is eredményezhet, ami szükségessé teszi az ilyen rendszerek dinamikájának részletes vizsgálatát. További modellek készülnek a szélturbina-lapátok – jegesedett és jegesedésmentes állapotban történő – aerodinamikai elemzésére. Ez a kutatás elősegíti a jegesedési körülmények szélturbina-teljesítményre gyakorolt hatásainak előrejelzését, és hozzájárul a lapátprofilok olyan irányú fejlesztéséhez, hogy a szélsőséges időjárási viszonyok hatása a lehető legkisebb legyen.
A fent ismertetett kutatási tevékenység az alábbi feladatokat foglalja magában:
Geometriai nemlinearitásokkal rendelkező rugalmas kábel örvénykeltette rezgésének numerikus és kísérleti vizsgálata
Az örvénykeltette rezgést modellezhetjük egy függesztett rugalmas kábelen, amelyre periodikus gerjesztést adunk egy rezgető eszközzel. Alternatív megközelítésként a rugalmas kábelt egy rugalmas felfüggesztésű merev hengerrel helyettesítjük, amelyet szélcsatornában légáramnak teszünk ki. A mérési paraméterek közé tartoznak az elmozdulás és az erőkomponensek, amelyek a kialakuló rezgés során jelentkeznek.
Alkalmazási területek: távvezetékek vezetékei, ferdekábeles hidak, horgonyzások.
https://doi.org/10.1007/978-3-031-47152-0_16
https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2023.103958
Kábelrezgések modellezése és rezgéscsillapítás alkalmazása a kábelrezgések amplitúdójának, valamint a kábelre ható dinamikus erők csökkentése érdekében
A dinamikus folyamatokat elméleti, numerikus és kísérleti úton modellezzük egy vagy két nyílásos távvezeték laboratóriumi modelljén. Az elmozdulásokat optikai elmozdulásérzékelővel, az erőket pedig a felfüggesztési pontnál elhelyezett erőmérő cellákkal mérjük. A rezgés amplitúdója csökkenthető rezgéscsillapítóval, vagy a felfüggesztési pontnál alkalmazott rezgéskontroll segítségével.
Publikációk:
https://doi.org/10.1007/978-3-031-45709-8_87
https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2022.103504
https://doi.org/10.1177/09544062211005801
https://doi.org/10.1007/s40435-020-00711-1
Digitálisan vezérelt kábelrezgések dinamikájának vizsgálata, beleértve a mintavételezési késleltetést és a hajtásnál jelentkező holtjátékot
Digitális vezérlés esetén mindig fellép időbeli késleltetés, mivel az adatok diszkrét időközönként kerülnek mintavételezésre, és a rendszer válasza csak a mintavételi késleltetés után jelenik meg. A holtjáték a vezérlést akkor befolyásolja, amikor a vezérlőerő iránya megváltozik, ugyanis a holtjáték tartományában a vezérlőerő nem adódik át. A rezgéskontroll jelentősen csökkenti a rezgések amplitúdóját, azonban a mintavételi késleltetés korlátozza az alkalmazhatóságot. A mintavételi késleltetés és a holtjáték együttesen darabosan lineáris rendszert eredményez, amely szabálytalan mozgáshoz vezethet.
Publikációk:
https://doi.org/10.1007/s11012-022-01627-0
Szélturbinalapát jegesedésének numerikus szimulációja és szélcsatorna-kísérletei változó környezeti feltételek mellett
Publikációk:
https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2024.105022 10.32973/jcam.2024.002
Jegesedett szélturbinalapátok aerodinamikai vizsgálata, a lapátalak hatásának feltárása a jéglerakódás mintázatára, az aerodinamikai erőkre és a szélturbina teljesítményére
A szélturbinalapátokra rakódó jég befolyásolja a lapát aerodinamikai teljesítményét és a szélturbina áramtermelését. Inverz tervezési módszertant alkalmazunk a lapátforma módosítására, hogy csökkentsük az aerodinamikai teljesítmény romlását és kiterjesszük a szélturbina működési tartományát. A numerikus szimulációk felmérik a lapátra rakódó jég tömegét és alakját, valamint az aerodinamikai együtthatókat különböző jegesedési feltételek mellett.
Publikációk:
https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.11.015
A matematikai modellezést és a numerikus vizsgálatokat a rendelkezésre álló szoftverek támogatják, például Matlab, Ansys Fluent, Ansys Fensap-Ice, de saját fejlesztésű kódokat is alkalmazunk.
A Dinamika Laboratóriumban rendelkezésre álló kísérleti eszközök közé tartozik egy távvezeték kisméretű modellje, amely erőmérő cellákkal és elmozdulásérzékelőkkel van felszerelve, lehetőség van rezgető eszköz csatlakoztatására a gerjesztés alkalmazásához, valamint eltávolítható súlyok használatára a terheléscsökkentési tesztekhez.
A Folyadékdinamika Laboratóriumban található egy jegesedési szélcsatorna, amely szenzorokkal rendelkezik az áramlási paraméterek mérésére, valamint egy fázis-Doppler részecske-analizátor a cseppek vagy részecskék sebességének és méretének mérésére kétfázisú áramlásokban.
- Dr. Kollár László , DSc, egyetemi tanár (kutatócsoport-vezető, MTMT, Tud-O-Méter)
- Senior kutatók:
- Dr. Tibor Borbély, docens
- Kristóf Lajber, adjunktus
- Junior kutatók:
- Ibrahim Kipngeno Rotich, PhD hallgató
- MSc és BSc hallgatók, rövid projektben résztvevők
A kutatócsoport a következő projektekben vesz részt:
- Biztonság és adatvédelem az anyagtudomány, az Ipar 4.0 és az energetikai mérnöki területeken (2022-2025, 3. pillér a TKP2021-NVA-29 projektben “Protection of high integrity national services and industrial infrastructures using cybersecurity, technological and legislative instruments”)
- Távvezetékek rezgéscsillapítása (2022-2023, “Mecenatúra” project no. 141334)
- Innovatív feldolgozó technológiák, alkalmazások az energetikai mérnöki területen és széleskörű mikroszerkezet-vizsgálati technikák (2017-2021, 5. munkacsoport a EFOP-3.6.1-16-2016-00018 projektben “Improving the role of research + development + innovation in the higher education through institutional developments assisting intelligent specialization in Sopron and Szombathely”)
- A. Moawad, L. E. Kollár, A. Bognár, T. Borbély, K. Lajber, K. (2023): Buckling of interphase spacers during vibration following ice shedding, Cold Regions Science and Technology [DOI]
- L. E. Kollár (2023): Dynamics of digitally controlled forced vibration of suspended cables, Meccanica [DOI]
- L. E. Kollár (2022): Ice-shedding-induced vibration of conductors with active vibration control, Cold Regions Science and Technology [DOI]
- Y. Meng, L. E. Kollár (2021): Dynamic analysis of electrical vibration absorbers for suspended cables, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers [DOI]
- L. E. Kollár, R. Mishra (2019): Inverse design of wind turbine blade sections for operation under icing conditions, Energy Conversion and Management [DOI]
http://smi.inf.elte.hu/laboratechnika/