Az Óbudai Egyetem Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki Kar hallgatói képzési programjában megjelent a Projektmunka nevű tantárgy, mellyel a hallgatókat a csoportmunkára, a csoportos feladat megoldására és közös gondolkodásra tanítja. Ehhez a tantárgyhoz a Kar ipari partnereitől kért feladatokat, ahol a diákok az életből vett feladatokkal tudnak találkozni, így kerestek meg minket is. Több feladatot ajánlottunk ki diákok részére, melyekből a diákok választhattak. Ezek a feladatok egy része a Simcenter FloEFD hő- és áramlástani szimulációs szoftverhez tartozott, a másik része a Solid Edge CAD részéhez és a Solid Edge Simulation végeselemes modulhoz, vagy a Solid Edge Motion kinematikai szimulációs modulhoz.

Az egyik projektmunkánál egy keverőtartály vizsgálata volt a feladat. A projektmunkát nehezítette, hogy a hallgatók az iskola oktatási keretén belül numerikus áramlástani szimulációkról még nem tanultak. A feladat első szakaszában áramlástani ismereteiket frissítették fel a csoport tagjai, majd áttekintették a CFD (computational fluid dynamics – számítógépes folyadékdinamika) alapjait. Ezt követően mind a Solid Edge, mind a FloEFD használatát el kellett sajátítania a csoport tagjainak. Mind a két szoftver kezelőfelülete a lehető legkönnyebben tanulhatóra van kialakítva, így a szoftverek magabiztos használatát a hallgatóknak gyorsan abszolválták. Az év eleji ütemterv alapján ezt a szorgalmi időszak 6. hetéig kellett megtenniük a hallgatóknak úgy, hogy ezzel párhuzamosan a többi tantárggyal is foglalkozniuk kellett és az időszak végén beütött a koronavírus.

A projektmunkát innentől otthonról kellett folytatniuk a hallgatóknak, ehhez az otthoni számítógépeiken kellett futtatniuk Solid Edge Student Edition-t és FloEFD for Solid Edge Student Edition-t. Miután a szoftverhasználati tudás és az otthoni diákszoftverek a hallgatók rendelkezésére álltak, volt egy konzultációnk, ahol kitűztük a feladat célját. A célok meghatározásánál egy döntő dolog volt, hogy az egyik FloEFD-s ügyfelünknél a Fluidmix Kft-nél láttam legelőször azt, hogy mennyi mindennel kell foglalkozniuk ahhoz, hogy egy tartályon belül a keveredés ideális lehegyen. Gáborék a Fluidmix-nél jóval nagyobb tartályokkal, több beömlővel, newtoni és nemnewtoni folyadékokkal, ezek fűtésével, hűtésével foglalkoznak a keverés során, illetve a keveredő folyadék és a levegő interakciójával. A felsoroltakon kívül minden “tartály” más, így a beáramló közegek sebessége is eltérő lehet, amihez másik keverő lapát kell más fordulatszámon… A felsorolt feladatok elég szerteágazók és nagyfokú tapasztalatot igényelnek és egy ilyen eset megoldása a Projektmunka tantárgy keretén belül nem elvárható szerintem, így több egyszerűsítéssel éltünk és csak azt vizsgáltuk amit a félév alatt megvalósíthatónak láttunk.

A projektmunkához kiválasztottunk vizet és acetont és ezeknek a keveredését kellett modellezniük a hallgatóknak. Ehhez a következő geometriát készítették el:

Keverőlapát és a tartály modelljének felhasználásával a hallgatók elkészítették a tartály szerelését, amire kiindulási értékként a következő peremfeltételek rakták fel:

Kezdeti konstrukcióhoz a következő végestérfogat hálót készítették el a hallgatók:

Ezt követően indulhattak a szimulációk. Ezen belül két dolgot vizsgáltak a hallgatóim, az egyik az áramlási térben kialakuló sebességek a keverő helyzetének függvényében, és a két közeg keveredése.

Az áramlási sebességek változás a keverőlapát helyzetének függvényében a következő ábrán látható:

Aceton keveredése az “alapeset”-nek hívott pozícióban különböző fordulatszámok függvényében.

Lapát helyzetének hatása keveredésre:

(kék = a térfogat 100%-ában víz található, piros = a térfogat 100%-ában aceton található)

A kapott eredményeket számszerűen is lekérdezték a hallgatók és azok változását grafikonon vizsgálták. Ezekhez a hallgatók különböző célokat (Goals) vettek fel és azoknak a változását monitorozták és ezek képezték az összehasonlítás alapját is.

A projektmunkát egy prezentációval mutatták be nekem (mint külső konzulens) és az iskolai belső konzulensüknek, mely alapján sikeresen teljesítették a tantárgyat. A blogbejegyzésben láható képek ebből a prezentációból származnak.

A projektmunkát összefoglalva Pogány Gábor és Ruff Patrik azt mondta a csapat nevében, hogy a (koronavírus miatti) csapaton belül távmunka kialakítás nehézkes volt és hiányzott a találkozás és a személyes konzultáció, viszont idővel megtanulták használni a kialakult helyzetet. A CFD egy új terület volt számukra és érdekesnek és hasznosnak találták és ha lesz rá lehetőségük, akkor szívesen foglalkoznának majd áramlástani szimulációval a szakdolgozatuk során is.