Instytut Maszyn Przepływowych

  strona główna/
Instytut
Instytut
Zakłady Naukowe
Zakłady Naukowe
Dydaktyka
Dydaktyka
Badania
Badania
Czytelnia
Czytelnia
Współpraca z
Organizacjami
Współpraca z Organizacjami
Oferta
Oferta
Linki
Linki
Kontakt
Kontakt

Strona
Politechniki Łódzkiej
Strona
Wydziału Mechanicznego
 
Mapa Kampusu

BADANIA

PLAN BADAŃ NAUKOWYCH I PRAC ROZWOJOWYCH

na lata 2014 ÷ 2020

Uchwalony przez Radę Instytutu Maszyn Przepływowych

 w dniu 23 kwietnia 2014 roku

 

W ramach dyscypliny naukowej:

MECHANIKA

Mechanika płynów - numeryczne i eksperymentalne metody badań przepływów (w tym trójwymiarowych oraz niestacjonarnych) czynnika ściśliwego i nieściśliwego przez kanały maszyn i urządzeń przepływowych, w szczególności:

  •  numeryczne i eksperymentalne badania trójwymiarowego przepływu stacjonarnego oraz niestacjonarnego przez kanały dopływowe i komory wlotowe do pomp o osi pionowej układu wody chłodzącej elektrowni,

  • optymalizacja konstrukcji kanałów dopływowych w szczególności komór wlotowych do pomp o dużych wydajnościach (powyżej 15000 m3/h),

  • numeryczne i eksperymentalne badania trójwymiarowego przepływu w układzie chłodzenia pieca hartowniczego,

  • numeryczne badania trójwymiarowego przepływu
    w reaktorach utleniania amoniaku,

  • numeryczne badania trójwymiarowego przepływu w kotle energetycznym z uwzględnieniem przepływu ciepła i reakcji chemicznych,

  • numeryczne badania trójwymiarowego przepływu przez kanały dolotowe i wylotowe maszyn przepływowych,

  • optymalizacja konstrukcji układu chłodzenia i wanny hartowniczej ze względu na równomierność hartowania,

  • wykorzystanie sieci neuronowych w procesach optymalizacji,
    w których funkcja celu wyznaczana jest na podstawie metod numerycznej mechaniki płynów.

Doskonalenie metodyki obliczeń układów przepływowych turbin, sprężarek i wentylatorów z wykorzystaniem kodów CFD, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień stateczności pracy układów maszyn sprężających.

Wyniki prac teoretycznych i badawczych są wykorzystywane
w doskonaleniu metod obliczeniowych i programów komputerowych stanowiących narzędzia w procesie budowy maszyn i urządzeń przepływowych. Planowanie i realizacja szczegółowych zadań jest powiązana z:

  • strategicznymi, interdyscyplinarnymi kierunkami badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań,

  • priorytetami określanymi przez ERCOFTAC w dziedzinie mechaniki płynów,

  • programami działań CZT „AERONET” Dolina Lotnicza
    w obszarze badań naukowych aerodynamiki konstrukcji lotniczych,

  • programami działań CZT „BioTechMed” w obszarze badań naukowych mechaniki płynów ustrojowych organizmów ludzkich.

Aparatura medyczna, nieinwazyjne metody diagnostyczne
(w tym z wykorzystaniem metod numerycznej mechaniki płynów), sprzęt terapeutyczny i do rehabilitacji oraz badania nad przetwarzaniem sygnałów biomedycznych, a w szczególności opracowywanie i weryfikacja metod obliczeń, projektowanie oraz badania:

  •  przepływu 3D stacjonarnego oraz niestacjonarnego na stanowisku PIV do badań przepływów w zastawkach i sztucznej pneumatycznej komorze serca,

  • przepływu 3D stacjonarnego oraz niestacjonarnego w pompach wirowych do wspomagania serca.

  • przepływu 3D stacjonarnego i niestacjonarnego w naczyniach tętniczych i żylnych przy uwzględnieniu odkształcalności ścian naczyń.

Wyniki prac teoretycznych i badawczych są wykorzystywane
w opracowywaniu nowych i doskonaleniu istniejących metod diagnostycznych i leczniczych oraz w procesie budowy sprzętu dla zastosowań w medycynie. Planowanie i realizacja szczegółowych zadań jest powiązana z:

- strategicznymi, interdyscyplinarnymi kierunkami badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań,

- priorytetami Programu Ramowego HORIZON 2020,

-osi priorytetowych w grupach tematycznych „Techno” oraz „Bio”, które są zawarte w założeniach polityki naukowej, naukowo – technicznej i innowacyjnej państwa do 2020 roku,

-programami działań CZT „BioTechMed” w obszarze badań naukowych nad sprzętem dla medycyny,

-problematyką zdefiniowaną w programach strategicznych, operacyjnych, kluczowych, w projektach badawczych zamawianych itd.,

- bilateralnymi porozumieniami i umowami ramowymi zawartymi z podmiotami gospodarczymi.

W ramach dyscypliny naukowej:

BUDOWA I EKSPLOATACJA MASZYN

Planowane działania w zakresie metrologii obejmują:

  • badania symulacyjne przewodów zasilanych pulsacyjnie
    z użyciem metody charakterystyk,

  • zastosowanie metod symulacyjnych „Hardware in the Loop” oraz „Software in the Loop” w badaniach przepływu pulsacyjnego,

  • badania właściwości dynamicznych miniaturowych sond temperatury,

  • badania turbozespołów ładujących w zmiennych warunkach pracy,

  • aproksymacja charakterystyk czterowłóknowych sond termoanemometrycznych,

  • bezinwazyjna metoda wyznaczania obciążeń aerodynamicznych profili na podstawie pomiarów PIV,

  • termoanemometryczne metody pomiaru prędkości i temperatury przepływu w warunkach pulsacji o dużej amplitudzie,

  • badania charakterystyk przepływowych filtrów gazu LPG/CNG wyposażonych w innowacyjny wkład typu bulpren,

  • opracowanie metody dokładnych pomiarów małych różnic ciśnień

  • opracowanie metody pomiaru prędkości obrotowej oraz momentu maszyny wirnikowej bez ingerencji w jej układ wirujący.

Wyniki prac teoretycznych i badawczych są wykorzystywane
w doskonaleniu metodyk badań oraz w budowie zautomatyzowanych układów pomiarowych wyposażonych w komputerowe systemy przetwarzania wyników, stanowiących narzędzia w procesie badań maszyn i urządzeń przepływowych. Planowanie i realizacja szczegółowych zadań jest powiązana z:

-  strategicznymi, interdyscyplinarnymi kierunkami badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań,

- priorytetami Programu Ramowego HORIZON 2020,

-osi priorytetowych w grupach tematycznych „Techno” oraz „Bio”, które są zawarte w założeniach polityki naukowej, naukowo – technicznej i innowacyjnej państwa do 2020 roku.

Technologie przetwarzania i praktycznego wykorzystywania energii ze źródeł odnawialnych, obejmujące przede wszystkim:

  • energię geotermalną przetwarzaną w skojarzonym układzie siłowni na energię cieplną i elektryczną, także z ewentualnym współspalaniem biomasy lub biopaliw,

  • układy hybrydowe służące efektywnemu przetwarzaniu energii wiatru i słońca oraz energii procesów biologicznych
    i chemicznych na energię cieplną oraz elektryczną,

  • turbiny wiatrowe małych mocy.

Optymalizacja układów mikroelektrowni hybrydowych, wykorzystujących zarówno energię geotermalną jak i energię cieplną odpadową.

Prace rozwojowe nad konstrukcją hermetycznych turbogeneratorów do układów ORC, łącznie ze stworzeniem
i walidacją systemu kodów do projektowania stopni turbinowych ORC typu akcyjnego.

Rozwijanie technologii wytwarzania biopaliw oraz badania procesów spalania paliw stałych i gazowych.

Optymalizacja systemów grzewczych, chłodniczych
i klimatyzacyjnych.

Wyniki prac teoretycznych i badawczych są wykorzystywane
w doskonaleniu budowy maszyn i urządzeń przepływowych oraz ich elementów konstrukcyjnych i w unowocześnianiu technik ich eksploatacji. Planowanie i realizacja szczegółowych zadań jest powiązana z:

- strategicznymi, interdyscyplinarnymi kierunkami badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań,

- priorytetami Programu Ramowego HORIZON 2020,

- osi priorytetowych w grupie tematycznej „Techno”, które są zawarte w założeniach polityki naukowej, naukowo – technicznej i innowacyjnej państwa do 2020 roku,

- programami działań w obszarze badań naukowych określanymi zgodnie ze statutem CZT „AERONET” Dolina Lotnicza,

- problematyką zdefiniowaną w programach strategicznych, operacyjnych, kluczowych, w projektach badawczych zamawianych itd.,

- bilateralnymi porozumieniami i umowami ramowymi zawartymi z polskimi i zagranicznymi podmiotami gospodarczymi.

W zakresie diagnostyki, automatyki i sterowania maszyn
i urządzeń przepływowych:

  • Opracowania nowych konstrukcji wysokoobrotowych maszyn przepływowych małej mocy dla potrzeb energetyki rozproszonej
    w tym turbogeneratorów dla obiegów ORC.

  • Badania i rozwój nowych niekonwencjonalnych, bezolejowych systemów łożysk i podpór dla maszyn wirnikowych, w tym łożysk hydrodynamicznych i hybrydowych smarowanych gazowym lub ciekłym medium roboczym maszyny.

  • Badania specjalnych rozwiązań łożysk dla mikro maszyn przepływowych budowanych w technologii MEMS
    i charakteryzujących się bardzo wysoką częstością obrotów.

  • Badania nowych typów uszczelnień (np. typu Honeycomb)
    dla wirnikowych maszyn przepływowych.

  • Doskonalenie procedur i algorytmów sterowania oraz autodiagnostyki w systemach aktywnych łożysk magnetycznych.

  • Aktywne sterowanie drganiami linii wałów maszyn
    z wykorzystaniem technologii AMB oraz innych niekonwencjonalnych systemów podparcia wirujących elementów maszyn.

  • Rozwijanie współpracy z krajowymi i zagranicznymi ośrodkami badawczymi i podmiotami gospodarczymi w zakresie:

a)           prac obliczeniowo – konstrukcyjnych dla potrzeb nowej generacji maszyn i urządzeń przepływowych oraz ich elementów,

b)           analizy i oceny możliwości poprawy aktualnie osiąganych parametrów eksploatacyjnych maszyn i urządzeń przepływowych oraz układów ich pracy,

c)           ekspertyzy techniczne dla określania przyczyn awarii
i sposobów usuwania ich skutków,

d)           badania eksploatacyjne maszyn i urządzeń przepływowych w instalacjach przemysłowych.

Wyniki prac teoretycznych i badawczych są wykorzystywane
w unowocześnianiu systemów sterowania maszyn i urządzeń przepływowych oraz w opracowywaniu i wdrażaniu nowych metod diagnostycznych służących poprawie bezpieczeństwa i niezawodności ich pracy. Planowanie i realizacja szczegółowych zadań jest powiązana z:

- strategicznymi, interdyscyplinarnymi kierunkami badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań,

- priorytetami Programu Ramowego HORIZON 2020,

- osi priorytetowych w grupie tematycznej „Techno”, które są zawarte w założeniach polityki naukowej, naukowo – technicznej i innowacyjnej państwa do 2020 roku,

-problematyką zdefiniowaną w programach strategicznych, operacyjnych, kluczowych, w projektach badawczych zamawianych itd.,

-  bilateralnymi porozumieniami i umowami ramowymi zawartymi z podmiotami gospodarczymi.

Doskonalenie budowy oraz procedur eksploatacji maszyn
i urządzeń przepływowych na podstawie badań teoretycznych
i eksperymentalnych, a w szczególności opracowywanie
i weryfikacja metod obliczeń, projektowanie oraz:

  • badania przepływu 3D stacjonarnego oraz niestacjonarnego na stanowisku niskociśnieniowej dwustopniowej, osiowej turbiny powietrznej z precyzyjnym hamulcem wiroprądowym oraz
    z systemem zautomatyzowanego prowadzenia pomiarów,

  • badania aeroakustyki maszyn i urządzeń przepływowych, w tym efektu „clocking” w turbinach osiowych,

  • badania niestateczności pracy dmuchaw i promieniowych sprężarek z uwzględnieniem własności dynamicznych elementów układu transportu,

  • opracowanie metodyki projektowania nowoczesnych stopni sprężarek promieniowych typu 3D,

  • opracowanie i poddanie testom systemu programów do obliczeń 1D układów przepływowych sprężarek promieniowych,

  • budowa stanowisk umożliwiających przeprowadzenie badań empirycznych stopni sprężarkowych nowego typu,

  • opracowanie typoszeregu turbin parowych małej mocy (do 800 kW) przeznaczonych do zastosowań w ramach energetyki rozproszonej,

  • badania pomp przepływowych o specjalnych charakterystykach (pomp zatapialnych oraz o zanieczyszczonym czynniku) oraz pomp wielostopniowych,

  • optymalizacja kanałów przepływowych pomp z wirnikami półotwartymi i zamkniętymi do krwi ze względu na funkcje celu opisujące wymagania krwi (hemoliza mechaniczna oraz procesy zakrzepowe),

  • badanie charakterystyk turbin i sprężarek wysokoobrotowych zespołów ładujących silniki tłokowe,

  • obadanie niekonwencjonalnych systemów łożysk i podpór dla maszyn wirnikowych, w tym łożysk gazowych o budowie warstwowej dla aplikacji w układach mikrosilników budowanych
    w technologii MEMS, łożysk o bardzo wysokiej sztywności statycznej, łożysk magnetycznych,

  • badanie nowych typów uszczelnień typu Honeycomb dla wirnikowych maszyn przepływowych,

  • badania numeryczne i doświadczalne przystawek Bordy do pomiaru strumienia masy płynącego czynnika,

  • badania w dziedzinie metrologii mikroprzepływów w tym: badania numeryczne i doświadczalne przepływów w mikrokanałach
    i mikromieszalnikach.

Wyniki prac teoretycznych i badawczych są wykorzystywane
w doskonaleniu obiegów cieplnych i opracowywaniu koncepcji hybrydowych układów wielopaliwowych, nowoczesnych obiegów
i technologii pozyskiwania oraz przetwarzania energii ze źródeł odnawialnych. Planowanie i realizacja szczegółowych zadań jest powiązana z:

-  strategicznymi, interdyscyplinarnymi kierunkami badań naukowych i prac rozwojowych określonych w Krajowym Programie Badań,

- priorytetami Programu Ramowego HORIZON 2020,

- osi priorytetowych w grupie tematycznej „Techno”, które są zawarte w założeniach polityki naukowej, naukowo – technicznej i innowacyjnej państwa do 2020 roku,

- problematyką zdefiniowaną w programach strategicznych, operacyjnych, kluczowych, w projektach badawczych zamawianych itd.

W ramach każdej z wyżej wymienionych dyscyplin
i sformułowanych głównych tematów, na zamówienia krajowych i zagranicznych instytucji oraz podmiotów gospodarczych Instytut Maszyn Przepływowych PŁ świadczy usługi w zakresie:

-   prac obliczeniowo - konstrukcyjnych maszyn i urządzeń przepływowych oraz ich elementów,

- analizy i oceny możliwości poprawy aktualnie osiąganych parametrów eksploatacyjnych maszyn i urządzeń przepływowych oraz układów ich pracy,

-  ekspertyzy techniczne dla określania przyczyn awarii
i sposobów usuwania ich skutków,

-  badania eksploatacyjne maszyn i urządzeń przepływowych w instalacjach przemysłowych,

-   doradztwo i konsultacje przy planowaniu inwestycji energetycznych, w nadzorze nad ich realizacją oraz podczas eksploatacji maszyn i urządzeń przepływowych,

-   specjalistycznych kursów i szkoleń personelu technicznego.

 

 
Instytut Maszyn Przepływowych  
90-924 Łódź, ul. Wólczańska 219/223,
Tel. (48) (42) 631 23 64  Fax (48) (42) 631 24 78