Széleskörű felhasználású labor épül több mint 400 millió forintos európai uniós és kormányzati támogatásból a Gépészmérnöki, az Építőmérnöki és az Építészmérnöki Kar összefogásával.

„2011 óta dolgozunk a legnagyobb és legmodernebb hazai szélcsatorna megvalósításáért” – idézte fel a kezdeteket Balczó Márton, a Gépészmérnöki Kar (GPK) Áramlástan Tanszékének adjunktusa, a Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium vezetője, és a megépítendő Atmoszférikus Áramlások Laboratórium pályázatának koordinátora. Elmondta: folyamatosan figyelték a pályázati lehetőségeket, de sokáig nem találtak megfelelőt: a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH) K típusú pályázatai (az egykori OTKA pályázatok utódai) ugyan nagyon fontosak, de főként szakmai vizsgálatokat támogatnak. Két éve viszont kifejezetten infrastruktúra-fejlesztésre nyílt lehetőség, ráadásul az eddigieknél jóval nagyobb forrásokért.

„Az együttműködést az Áramlástan Tanszék kezdeményezte: lényeges szempontként fogalmazódott meg, hogy a pályázati kiírásban szereplő hálózatosodás és a meglévő kapcsolatok erősödése a Műegyetemen belül is megvalósuljon” – hangsúlyozta Balczó Márton, hozzáfűzve, hogy két olyan kart kerestek meg, amelyekkel már hosszú ideje vesznek részt közös projektekben. Kifejtette: „szélcsatornával eddig a Gépészmérnöki Kar rendelkezett, ugyanakkor fontos volt számunkra a laborvizsgálati lehetőséget biztosító számos építő- és építészmérnöki téma. A megépülő új létesítmény révén e karok szélesebb körű hozzáférést szerezhetnek egy világszínvonalú kutatási infrastruktúrához”.

Az új laboratórium több mint 300 m²-es lesz, az ebben elhelyezkedő szélcsatorna csaknem 25 m hosszával, és kb. 7 m²-es mérőtér-keresztmetszetével az ország legnagyobb kutatási célú szélcsatornájának számít majd. (Léteznek Magyarországon nem kutatási célra használt szélcsatornák, ilyet használnak például az ejtőernyősök képzésénél is – a szerk.)

„Az egyetemi polgárok közül sem tudja mindenki, hogy most is itt, a BME AE épületében található a legnagyobb ilyen célú létesítmény, a Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratórium” – vélekedett a kutató. Hozzátette: „E szélcsatorna mérőterének sugara 2,6 m és kb. 5 m² a területe; itt végezzük a jelenlegi méréseket. Az új keresztmetszete 3,3x2 m lesz és nem ún. recirkulációs rendszerű áramlás jellemzi majd, hanem olyan, amely a csarnokban lévő levegőt keringteti. A meglévő csatorna 55-60 m/s-os áramlási sebességet produkál, az újnál elég lesz a 20-25 m/s a vizsgálatokhoz. A pályázatnál nagy hangsúlyt helyeztünk arra, hogy a már meglévő eszköz továbbra is használható maradjon: lényegében az AE épületre kerül egy új emelet, új laborral”.

Az Építőmérnöki Kar (ÉMK) Hidak és Szerkezetek Tanszéke már többször együttműködött az Áramlástan Tanszékkel, amely elvégezte a magyarországi hidak szélcsatorna vizsgálatát, mérte a rádiótornyok szélterhelését a szerkezet méretezéséhez, egyúttal segítette rangos tudományos publikációk mellett diplomatervek és TDK munka megszületését. „Az elmúlt 15 évben csaknem húsz szélcsatorna-vizsgálatot végeztünk egyedi projektekben külső megbízók számára; ezekben egy-egy épület szélterhelését, az akörüli szélkomfortot, vagy új, nagyobb léptékű beruházásnál a környezet légszennyezettségét számszerűsítettük” – beszélt az eddigi munkák részleteiről Balczó Márton. Kiemelte: „a külső megbízások és a kutatások mellett az innovációnak is részesei vagyunk, egyszer például utcai LED lámpatestek szélterhelését mértük a tanúsító cég számára, másszor háttérinfrastruktúrát biztosítottunk a termékfejlesztésekhez”.

Az Atmoszférikus Áramlások Laboratórium sem tér le erről az útról: megálmodói remélik, hogy a létesítmény részét képező korszerű méréstechnikai eszközök nemzetközi színvonalú kutatási hátteret biztosítanak a következő évtizedekben a földközeli légköri áramlások vizsgálatához.

„A szélcsatorna megépítése révén nemcsak új „hardver” születik, hanem a karok, tanszékek, és kutatócsoportok tudása is összeadódik” – hangsúlyozta Krámer Tamás, az Építőmérnöki Kar (ÉMK) tudományos dékánhelyettese, a Vízépítési és Vízgazdálkodási Tanszék docense, az új szélcsatorna-projekt kari koordinátora. Elmondta: „hozzáférünk egymás ’know-how’-jához, ami komoly érték: a projekt intézményesen fogja össze az egyetem szakembereinek a légköri határréteg-kutatásokhoz kapcsolódó tudását. Lényeges, hogy ezeket a vizsgálatokat intézményünk a kiválósági programjának egyik tématerületeként határozta meg. Így nemcsak a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivataltól (NKFIH), hanem az Emberi Erőforrások Minisztériumától is kaphatunk támogatást, ami a létesítményhez szükséges humán kapacitás anyagi hátterét biztosíthatja. A kétféle forrás együttesen fogja beindítani az együttműködést, valamint a meglévő projekteket katalizálja a továbbiakban”.

A megépülő labor széleskörű kutatások hátteréül szolgál. Az épületek szélterhelésének kutatása például gyakorlati előnnyel jár, megtakarításokat eredményezhet: stadionoknál, magas épületeknél a túlméretezett szerkezetek kialakítását akadályozza meg. Az új szélcsatorna alkalmas a légköri szennyezőanyagok terjedésének modellezésére, valamint városok, városrészek átszellőzésének elemzésére is. Krámer Tamás a számos vizsgálati lehetőség közül a víztudományokkal összefüggő kutatások fontosságáról beszélt. Kifejtette: a tavak vízbiztonságának fokozásához a szélhatás pontosan meghatározható különböző domborzati, érdességi és hőmérsékleti körülmények között. „A szél a tóvíz áramlásait keltő felületi erő, a légköri anyagok szállító mezője és a párolgást befolyásoló külső tényező.” Elárulta: a tervek szerint a szélcsatornában a nádas-nyílt víz átmenetet szimuláló tavi modelleket építenek. Egy nádassal benőtt vízfelület rááramló szakaszán, majd a vízfelület fölötti határrétegnek bonyolult áramlási tulajdonságai lehetnek. „Ha ezt labormérésekkel és ehhez kapcsolódó numerikus modellekkel fel tudjuk tárni, akkor a teljes tófelület meghajtását, valamint a víz és a légkör közötti turbulens fluxusokat laboradatokkal tudjuk alátámasztani. Mindez a jelenlegi élőhelyek jobb megismerését, vagy például új nádas-fedettség tervezésénél a jövőbeli állapot javulásának a becslését szolgálja. A szélcsatorna így fontos eszköze lehet a rohamosan fejlődő áramlástani szimulációs szoftverek pontosításának, megbízhatóságuk növelésének egyaránt” – nyomatékosította a kutató.

„Természetesen a kutatások többségének mindhárom karon voltak már előzményei, és azt várjuk, hogy ezek továbbfejlődjenek, új irányok szülessenek meg” – jelentette ki Sipos András Árpád, az Építészmérnöki Kar (ÉPK) tudományos dékánhelyettese, a Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék docense, a projekt kari koordinátora, akinek – a többi koordinátorhoz hasonlóan – eddig főként a pályázatírásban volt szerepe. „A pályázat konkrét kutatócsoportokat nevesített, de több, még tervben lévő projekt épül majd az új infrastruktúrára” – osztotta meg a bme.hu-val, hozzáfűzve, hogy már eddig is foglalkoztak olyan kérdésekkel, amelyek nem szabványosítottak, ilyen például a történeti tartószerkezetek szélterhelésének vizsgálata.

A történeti és műemléképületeknek a mai építési szokásoktól eltérő formai kialakítása miatt a szélteher meghatározására javasolt adatok gyakran csak durva becslésként használhatók a szakirodalomban. Mivel kevés mérési eredmény áll rendelkezésre, a Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék az Építészettörténeti és Műemléki Tanszékkel karöltve a különféle, gyakran bonyolult tető- és toronyformák bemérését tervezi, a mérésekhez szükséges modellek a Rajzi és Formaismereti Tanszék közreműködésével készülnek majd. „A műemlék épületek rekonstrukciójánál, felújításánál sokszor nélkülözhetetlen a szélteher pontos ismerete, így a kollégák konkrét ipari megbízásokkal és külső bevétellel is számolhatnak” – ismertette a kutató, hozzátéve, hogy a kevéssé szabványosított ponyvák szélteher-vizsgálata hasonlóan úttörő terület. „Úgy tűnik, hogy a klímaváltozás miatt korábban nem tapasztalt szélterhekkel is számolni kell, ezért az ilyen típusú kutatások a jövőben még inkább felértékelődnek”– nyomatékosította a szakember.

A projektben résztvevők 2016 februárjában kezdték meg a pályázatírást, 2017. január elején nyújtották be, majd az év nyarán született meg a támogató döntés. Hosszadalmas és részletes konzultációkat folytattak a tervező Norman Mérnöki Irodával. Az emeletráépítés miatt a statikai kialakítás nem volt egyszerű. A szélcsatorna tervezésénél a nemzetközi tapasztalatokat is figyelembe vették. Az építkezés megfelelő ütemezéssel az Áramlástan Tanszék laboratóriumi oktatási tevékenységét sem zavarja majd jelentősen a kutatók vélekedése szerint. Az elképzelések alapján 2019-ben készül el a ráépítés, az új szélcsatorna pedig 2020-ban lesz kész.

„A súlypont ugyan a színvonalas doktori kutatásokon van, de diplomatervezők, TDK-zók is dolgoznak majd a laborban, ezért az üzemeltetése is egyszerű lesz” – hangsúlyozták mindhárman. Úgy vélték: egyelőre a feladatok oroszlánrészét a labor megépítése jelenti: utána kezdhetik meg a kari kutatócsoportok a munkát. A létesítmény a magyar szakemberek nemzetközi kutatói hálózatokba való bekapcsolódását is segíti, de az is cél, hogy a megfelelő infrastruktúrával itthon tartsák, vagy hazacsábítsák a kutatókat. „A légköri áramlások fizikai modellezésével foglalkozó nemzetközi kutatói közösségnek ugyan tagjai vagyunk, de a meglévő szélcsatornánk egyes hiányosságai miatt kissé korlátozottak voltak a lehetőségeink. Most a Magyarországon legnagyobb, és közép-európai szinten is jelentős labor lehet a miénk, ezzel új távlatok nyílnak meg előttünk.”

HA - GI

Fotó: Philip János

Képek forrása: Atmoszférikus Áramlások Laboratórium