REALIZACJE
CASE STUDIES
Reaktor syntezy termojądrowej
Akcelerator cząstek zdolny do przeprowadzania fuzji deuteru.
Badania nad fuzją termojądrową są prowadzone w wielu laboratoriach na całym świecie. Proces ten jest niezwykle trudny do podtrzymania ze względu na ściśle określone warunki pracy i wysoką temperaturę. Zaintrygowani, postanowiliśmy dołączyć do badań i stworzyć reaktor w naszym laboratorium.
Celem projektu było zbudowanie reaktora termojądrowego. Jest to akcelerator cząstek zdolny do osiągnięcia fuzji deuteru. Głównym założeniem projektu było pozyskanie i opublikowanie jak największej ilości danych związanych z tym zjawiskiem, które mogłyby przyczynić się do głębszego zrozumienia technologii dla przyszłych badań.
W trakcie badania zbadaliśmy wpływ różnych czynników na proces fuzji, w tym wpływ materiału siatki elektrostatycznej oraz jej geometrii. Projekt urządzenia opierał się na fuzorze Farnswortha-Hirscha. Reaktor został zaprojektowany od podstaw w oparciu o obliczenia numeryczne i symulacje FEA.
Rezultat
W wyniku prac nad projektem zbudowaliśmy w pełni sprawny reaktor badawczy. Zebraliśmy dane dotyczące zjawiska fuzji deuteru, które przyczynią się do pogłębienia stanu wiedzy na ten temat. Reaktor może znaleźć zastosowanie jako generator neutronów.
MAHLE Behr
Siłownik elektromagnetyczny
Urządzenie testujące wytrzymałość przyłączy chłodnic samochodowych.
Samochodowe wymienniki ciepła pracują w wymagającym środowisku i często narażone są na wysokie wibracje. Aby odwzorować takie warunki w laboratorium, konieczne było stworzenie odpowiedniej maszyny.
Zaprojektowaliśmy siłownik elektromagnetyczny, którego głównym celem jest replikacja rzeczywistych warunków jazdy samochodu w celu testowania trwałości chłodnic samochodowych. Siłownik precyzyjnie wytwarza oscylacyjną siłę oddziałującą na elastyczne przyłącza układu chłodzenia, co pozwala na ocenę wytrzymałości materiałów użytych do produkcji.
Projektowanie siłownika rozpoczęliśmy od przeglądu publikacji naukowych, aby dobrać optymalne rozwiązanie. Następnie wykonaliśmy serię symulacji komputerowych, które doprowadziły do opracowania optymalnego rozwiązania pod kątem konstrukcyjnym i elektronicznym.
Rezultat
W wyniku prac nad projektem zbudowaliśmy w pełni sprawny reaktor badawczy. Zebraliśmy dane dotyczące zjawiska fuzji deuteru, które przyczynią się do pogłębienia stanu wiedzy na ten temat. Reaktor może znaleźć zastosowanie jako generator neutronów.
Mediam
Półprzewodnikowa cewka Tesli
Urządzenie wytwarzające pioruny i odtwarzające muzykę.
Cewka Tesli to urządzenie zdolne do generowania kontrolowanych wyładowań elektrycznych, które mogą wytwarzać również muzykę. To zjawisko nie tylko oferuje fascynujący spektakl, ale ma także znaczącą wartość edukacyjną, będąc cennym narzędziem do zrozumienia zasad fizyki.
Dla firmy Mediam wykonaliśmy modernizację niepoprawnie zaprojektowanej cewki Tesli. Wymogi były ściśle określone: minimum 3-metrowe wyładowanie z możliwością odtwarzania muzyki. Dzięki naszym możliwościom technicznym nie stanowiło to dużego problemu.
Opracowaliśmy zaawansowany sterownik elektroniczny, który sterował pracą tranzystorów IGBT w rezonansowym obwodzie mocy. Przełączane prądy dochodziły nawet do 2 500 A. Odtwarzanie muzyki za pomocą wyładowań było możliwe dzięki odpowiednio opracowanym plikom dźwiękowym.
Rezultat
Wykonane urządzenie w pełni spełniło wymagania klienta i jest używane w pokazach. Poprzez połączenie rozrywki z elementami pedagogicznymi, uczestnicy takich pokazów mogą zdobyć głębsze zrozumienie podstawowych zjawisk fizycznych i zapoznać się z historycznym znaczeniem Nikoli Tesli. Ponadto, cewki Tesli znajdują praktyczne zastosowanie w przemyśle do testowania powłok lotniczych.
Imperial College London - praca dyplomowa
Stanowisko testowe dla generatorów termomagnetycznych
Maszyna do badania generatorów odzyskujących energię z ciepła odpadowego.
Generatory termomagnetyczne mogą wykorzystywać wodę o niskiej temperaturze (stanowiącą odpad po procesach produkcyjnych) do odzyskiwania energii cieplnej poprzez napędzanie generatora prądu. Specjalnie dla naukowców opracowaliśmy stanowisko testowe, pozwalające na przeprowadzanie badań generatorów.
Zaprojektowaliśmy maszynę w celu oceny i demonstracji działania generatorów termomagnetycznych. Stanowisko generuje kontrolowane warunki laboratoryjne, aktywnie ogrzewając i chłodząc materiały termomagnetyczne poprzez dostarczanie wody o określonych temperaturach i przepływach.
Dodatkowo stanowisko umożliwia pomiar temperatury materiału termomagnetycznego podczas pracy, co pozwala na dalszą ocenę wymiany ciepła między wodą a materiałem termomagnetycznym. W celu oceny wydajności generatora platforma mierzy generowany moment obrotowy. Jako uniwersalne stanowisko testowe, może dostosować się do różnych topologii, kształtów, rozmiarów oraz orientacji generatorów. Program LabVIEW umożliwia sterowanie wszystkimi systemami za pomocą komputera.
Rezultat
Uzyskanie danych związanych z działaniem generatorów termomagnetycznych może prowadzić do lepszego zrozumienia tej technologii i jej potencjalnych zastosowań, na przykład do odzysku energii z ciepłej i zimnej wody morskiej. Te dane mogą być wykorzystane do dalszych badań nad poprawą wydajności generatorów oraz ich integracji w różnych systemach energetycznych.
Imperial College London - praca dyplomowa
Badawczy silnik spalinowy z przezroczystym cylindrem
Silnik pozwalający na obserwację płomienia w cylindrze.
Charakterystyka pola przepływu w cylindrze oraz jakość spalania paliwa mają znaczący wpływ na wydajność silnika spalinowego. Przegląd literatury wykazał, że dotychczas nie przeprowadzano badań na optycznych silnikach przy prędkościach przewyższających 6 000 obrotów na minutę. Szybkość płomienia ma kluczowe znaczenie, ale dotychczas badano ją tylko przy niskich prędkościach.
Praca koncentrowała się na badaniu procesów spalania paliwa w silniku spalinowym. Zaprojektowaliśmy i zbudowaliśmy silnik z przezroczystym cylindrem, co umożliwiło obserwację płomienia za pomocą kamery o wysokiej prędkości. Wdrożyliśmy innowacyjne rozwiązania techniczne, które dotychczas nie były stosowane, umożliwiając badania przy bardzo wysokich prędkościach obrotowych, dochodzących nawet do 10 000 obrotów na minutę.
Rezultat
Głównym wynikiem badań jest ustalenie liniowej zależności między prędkością płomienia w cylindrze a prędkością obrotową silnika. To zjawisko ma ogromne znaczenie dla projektantów silników, a wcześniej brakowało wiedzy naukowej nt. procesów spalania przy tak wysokich prędkościach.
Badania nad procesem spalania w silnikach spalinowych mogą prowadzić do poprawy ich wydajności. Jest to szczególnie istotne w kontekście troski o środowisko naturalne oraz rozwoju nowych rodzajów paliw, takich jak wodór i amoniak.
MAHLE Behr
Czujnik jakości czynnika chłodniczego
Sensor pozwalający na określanie stopnia zużycia czynnika chłodniczego.
Zanieczyszczenie czynnika chłodniczego prowadzi do jego przyspieszonej degradacji, a w skrajnych przypadkach do uszkodzenia elementów składowych układu. Aby temu przeciwdziałać, konieczne jest wykrywanie zanieczyszczeń na wstępnej fazie.
W tym celu opracowaliśmy koncepcję czujnika freonu opartego o zjawisko pojemności elektrycznej. Czujnik w precyzyjny sposób wykrywa zmiany pojemności elektrycznej przepływającego medium i w ten sposób jest w stanie poinformować o zaobserwowanej anomalii. W celu zaprojektowania czujnika wykonaliśmy liczne symulacje multifizyczne, które pozwoliły na określenie optymalnej geometrii czujnika.
Rezultat
Zbudowaliśmy pierwszy prototyp czujnika, który jest aktualnie w fazie testów. Po ich zakończeniu czujnik zostanie zamontowany w układzie chłodniczym maszyny badawczej, gdzie będzie informował inżynierów o występującym zanieczyszczeniu. Technologia sensora znajdzie także zastosowanie dla innych mediów roboczych, w tym wielofazowych.
