3. Kutatási főirány

Hibrid és elektromos járművek és jármű részegységek áramlástani problémáinak elemzésére alkalmas numerikus módszerek és ezek parallel implementációinak kutatása

Kutatási főirányvezető: Horváth Zoltán, SZE

Hibrid és elektromos járművek kutatásában, így pl. PMS (állandó mágnesezettségű szinkron) motorok fejlesztésében a matematikai modellezés, számítógépes szimuláció nagy teljesítményű számításokkal, a szimulációk mögötti numerikus módszerek analízise és a szimulációk által lehetővé tett optimalizálás fontos szerepet játszik. A 3. kutatási főirány feladata ezen területek kutatása és alkalmazása a PMS motorok fejlesztésére.

3.1 K+F projekt: A számítógépes áramlástan módszereinek és párhuzamos kódok hibrid és elektromos járművekhez

Napjainkban a járműfejlesztés alapvető eszköze a számítógépes szimuláció. Az egyetemen korábban kifejlesztésre került a Parmod kutatói szoftver keretrendszer fizikai, kiemelten áramlási folyamatok sok-processzoros számítógépeken futó szimulációjára. A K+F projekt célja a Parmod továbbfejlesztése, hogy képes legyen a projekt 2. főiránya által végzett PMS típusú elektromos motorok hűtésének szimulációjára és ezek alapján automatizált alakoptimalizálásra. Ehhez robusztus (3D nemstrukturált, ipari hálókon futó 2-od rendű véges térfogatok módszerén alapuló, explicit és implicit) áramlástani megoldók kutatása és implementálása szükséges turbulens, esetenként többfázisú (folyadék, szilárd test, levegő közegek közötti) hőátadások szimulációjára sok-processzoros (akár több ezer magos cluster, ill. GPU-kat használó) számítógépeken, de ugyanezen feladatokra magas (azaz a jelenlegi state-of-the-art mérnöki szoftverekénél lényegesen nagyobb) pontosságú módszerek (így a spektrális differencia módszer) is kutatásra és a Parmodba beépítésre kerülnek.

3.2 K+F projekt: Folytonos és diszkrét idejű pozitív rendszerek kutatása

Fizikai folyamatok számítógépes szimulációval történő modellezésének fontos előírása a modellezett mennyiségek fizikai tulajdonságainak megőrzése. Például az áramlási modellek parciális differenciálegyenletei változói közül több, fizikai jelentésénél fogva, pozitív (pl. sűrűség, koncentráció, energia); hasonlóképpen a közlekedési rendszerek modelljeinek forgalomsűrűség jellegű változói szintén pozitívak és 1-nél kisebbek; a változók pozitivitásának, korlátosságának – illetve általános alakban: a pozitívan invariáns halmazoknak - a modellbeli és ezek numerikus megoldásbeli megőrzése elemi fontosságú a robusztus, hatékony és fizikailag értelmes eredményeket szolgáltató szimulációkhoz. A K+F projekt célja a pozitívan invariáns halmazok elméleti tanulmányozása és az eredmények alkalmazása a főirányban kutatott szimulációkra.

3.3 K+F projekt: Optimalizálási módszerek hibrid és elektromos járművek kutatásához

A kutatás célja hibrid és elektromos járművekkel kapcsolatosan a globális, illetve a többcélú optimalizálás módszereinek kutatása, kódjainak fejlesztése, különösen az alábbi területeken:

  • időfüggő szimulációk legnagyobb lépésközének meghatározása a fizikai tulajdonságok szimuláció általi kielégítése kényszerfeltétele mellett; (bilineáris, szemidefinit és globális optimalizálás területének kutatása);
  • alakoptimalizálás PMS motorok hűtésére;
  • nyomaték-, hatásfok- és tömeg-optimalizált hajtásrendszer fejlesztése minimális energiaveszteségű járművek hajtásrendszerének kialakításához; (többcélú optimalizálás és alkalmazásai területének kutatása).