cavitation, attached cavity region, numerical method, thermodynamics of cavitation, noise
megadott besorolás
Áramlás- és Hőtechnika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)
100 %
zsűri
Gépész-, Építő-, Építész- és Közlekedésmérnöki
Kutatóhely
Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem)
résztvevők
Hős Csaba Paál György Pandula Zoltán Vaik István
projekt kezdete
2006-02-01
projekt vége
2010-01-31
aktuális összeg (MFt)
14.463
FTE (kutatóév egyenérték)
2.27
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék évtizedek óta vezető szerepet tölt be a hazai kavitáció kutatásban. Alkalmazott és alapkutatás céljára egyaránt rendelkezünk kísérleti berendezéssel (kavitációs csatorna, szivattyú kavitációs mérőberendezés), melyek nyomás-, zaj- és rezgésmérésre, a mért jelek gyors Fourier transzformációjára alkalmas mérőműszerekkel (nagysebességű digitális kamera, rezgésjel FFT analizátor) vannak ellátva. Gyakorlatunk van numerikus áramlástani szoftverek használatában, a szükséges előkészítő- és kiértékelő számítások végzésében.
A kutatás célja kavitációs zónák egyik fajtájának, a zavaró test felületéhez tapadó kavitációs réteg keletkezésének mélyebb megértése, a keletkező és összeroppanó buborékokban lejátszódó termodinamikai folyamatok megértése, a kibocsátott zaj és rezgések összekapcsolása kavitációs zóna geometriai, áramlástani és termodinamikai paramétereivel.
A kavitációs csatornába szárnyprofil típusú zavaró testeket fogunk beépíteni. A kavitációs szám változtatásával befolyásoljuk a kavitációs zóna méretét (a kavitáció intenzitását). Optikai módszerekkel (nagysebességű digitális kamera) meghatározzuk a zóna pontos alakját. A rendelkezésünkre álló CFD (numerikus áramlástani) szoftver kiegészítésével megalkotjuk az ilyen áramlások számítására alkalmas modellt és annak eredményeit azt a fenti kísérletekkel ellenőrizzük.
angol összefoglaló
The Department of Hydrodynamic Systems is a leading centre of cavitation research in Hungary. Experimental apparatus is available in our laboratory for both applied and basic research of cavitational flows (cavitation test channel, pump cavitation stand) with advanced instrumentation (pressure transducers, noise and vibration measurement, high-speed digital camera, FFT analyser). The participants have a considerable amount of experience in using computational fluid dynamics software and the pre- and post-processing of the results.
This research aims the deeper understanding of the physics of formation of cavity region attached to the surface of the flow disturbing obstacle. The thermodynamic phenomena during the birth and collapse of bubbly region will be studied. The influence of the geometry, fluid dynamic and thermodynamic parameters on the radiated noise and vibration level will be investigated.
Hydrofoil-like obstacles will be installed in the cavitation channel. The length of the cavity region (cavitation intensity) will be controlled by the variation of the cavitation number. The exact shape of the cavity will be determined with the help of optical techniques (high-speed camera). By improving the available CFD code, advanced model for the computation of such flows will be formulated. The numerical results will be compared to the experimental ones.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Szabályozó szelep fojtóelemének nyílásában megfigyelt kavitációs zóna és CFD számítás eredményeinek összehasonlítása. A BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék laboratóriumában lévő kavitációs csatorna újjáépítése. A mérőszakasz Re-száma eléria 800000-et. Négyzetes hasáb Reynolds, Strouhal, Thoma-féle kavitációs száma és a zónahossz mérése és a függvény kapcsolatok meghatározása. A buborék sugarának változását leíró Rayleigh-Plesset és a kondenzációs-párolgási hőáramot leíró hővezetési differenciálegyenlet összekapcsolása és vizsgálata nemlineáris dinamikai módszerrel.
kutatási eredmények (angolul)
Observed cavitation zone in control valve openings with results of CFD computations was compared. Cavitation channel at the Laboratory of the Dept. of Hydrodynamic Systems at BME was rebuilt. The Reynolds number in the test section can reach Re = 800000. Reynolds, Strouhal, Thoma cavitation-number and cavity zone length were measured for prisms of rectangular cross section and the functional relationship was determined. The Rayleigh-Plesset differential equation describing the bubble radius rate was coupled with the heat conduction equation describing the heat flow of evaporation/condensation and was solved by methods of nonlinear dynamics.
Hegedűs Ferenc - Hős Csaba – Kullmann László: Influence of heat transfer on the dynamic response of a spherical gas/vapor bubble, International Journal of Heat and Fluid Flow, Leadva: 2009. 12. 14; Ref.No.: HFF-D-09-00438; korrekcióra visszadva 2010. 02. 01., javítási határidő: 2010. 03. 15, 2010
Hegedűs Ferenc - Mészáros Balázs - Fodor Dániel - Gulyás András - Hős Csaba – Pandula Zoltán - Kullmann László: Measurement on cavitating vortex shedding behind a square shaped obstacle, Conference GÉPÉSZET 2010, Budapest, 2010, 05. 25-26., dolgozat leadva, 2010
Hegedűs Ferenc - Hős Csaba – Kullmann László: Measurements on the cavitating vortex shedding behind rectangular obstacles, 25th IAHR Symposium on Hydarulic Machinery and Systems, Temsvár, 2010 09. 20-24, Abstract elfogadva, Cikk azonosító: IAHRXXV079DD; A cikk leadási határideje 2009. 04, 2010
Hős Csaba et al.: Numerical simulation and measurements of unsteady cloud cavitation behind sharp-edged obstacles, illetve Numerical simulation and measurements of the free surface flow in a hydrodynamic mixer, 7th Joint FZD & ANSYS Multiphase Flow Workshop, 2009. május 26-28., Drezda, 2009
Hős Csaba, Kullmann László: A numerical study on the free-surface channel flow over a bottom obstacle, Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF2006), pp. 500-506, 2006
Pandula Zoltán - Bálint Lajos - Halász Gábor: Cavitation investigations of a regulating valve using vibration measurements, Gépészet 2008 Konferencia, ISBN 978-963-420-947-8, Paper G-2008-E-13, 2008
Hegedűs Ferenc - Hős Csaba – Kullmann László: Influence of heat transfer on the dynamic response of a spherical gas/vapor bubble, Conference on Computational Modelling Fluid Flow, Budapest, 2009. szeptember, 2009
Tábi Tamás, Pandula Zoltán, Hős Csaba: Numerical Simulation and Measurement of Cavitation around a Square Obstacle, Conference on Modelling Fluid Flow (CMFF2006), pp. 768-774, 2006
Hegedűs, F.- Kullmann, L.: Rayleigh-Plesset Equation Stability Analysis, Gépészet 2008 Konferencia, ISBN 978-963-420-947-8, Paper G-2008-E-02, 2008
Pandula Zoltán - Paál György: Sprinkler szivattyúk NPSH jelleggörbéjének numerikus kiterjesztése extrém térfogatáramok esetére, Kutatás a WILO Magyarország Kft. megbízásából. Jelentésszám:1193 (2009), 2009
Rákos Roland: Kavitációs csatorna előtervezés, A BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszéken készült jegyzőkönyv, 2007
Kola Déniel: Szabályozószelep kavitációjának kísérleti és numerikus vizsgálata, A BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszéken készült diplomaterv, 2006
