Zakład Maszyn Wodnych i Mechaniki Płynów Instytutu Maszyn Przepływowych Politechniki Łódzkiej jest kierowany przez dr hab. inż. Krzysztofa Sobczaka. Jego członkowie prowadzą prace naukowo-badawcze w ramach krajowych i międzynarodowych projektów badawczych oraz we współpracy z przemysłem. Prowadzą również działalność dydaktyczną na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych, podyplomowych i doktoranckich, w językach polskim, angielskim i francuskim.
Prace naukowo-badawcze Zakładu koncentrują się na dwóch obszarach:
Maszyny i urządzenia hydrauliczne
Prace badawcze w tym obszarze dotyczą zagadnień związanych z optymalizacją i modernizacją maszyn i urządzeń hydraulicznych eksploatowanych w różnych gałęziach przemysłu. Bazują one na wykorzystaniu trójwymiarowych metod symulacji przepływu w kanałach hydraulicznych układów łopatkowych z wykorzystaniem komercyjnych programów (m.in. ANSYS CFX), jak również na różnorodnych algorytmach optymalizacyjnych.
W pracach konstrukcyjnych i modernizacji układów hydraulicznych pomp dla przemysłu wykorzystywane są opracowane własne metody projektowania:
· na żądany kształt charakterystyki przepływu;
· nieprzeciążalnej charakterystyce poboru mocy;
· specjalnych wymaganiach eksploatacyjno-ruchowych z wykorzystaniem numerycznej analizy przepływów trójwymiarowych.
Pozytywne wyniki prowadzonych prac projektowych, badawczych i modernizacyjnych zaowocowały wdrożeniem do produkcji i eksploatacji kilkunastu typów i wielkości pomp.
Zakład dysponuje Laboratorium Maszyn Wodnych o powierzchni 306 m2, wyposażonym w wolnostojący zbiornik o objętości 30 m3 połączony ze zbiornikiem wgłębnym o objętości 53 m3 zaopatrzonym w instalację pozwalającą na wymianę wody między zbiornikami z jednoczesnym jej schładzaniem oraz zbiornik studzienny o średnicy 0,75 m i głębokości 14 m. Laboratorium posiada również oddzielne zasilanie elektryczne o mocy 2 MW przy napięciu 6 kV oraz 365 kW przy napięciu 400 V.
W laboratorium znajdują się również następujące specjalistyczne stanowiska badawcze:
· do pomiaru rozkładów ciśnień w komorze wirnikowej pompy odśrodkowej, wyposażone w napędowy silnik elektryczny o mocy 1,5 kW i częstości obrotów 2950 obr/min;
· do badania struktury przepływu półotwartych wirników pomp o małych wyróżnikach szybkobieżności o mocy napędowej silnika elektrycznego 25kW i bezstopniową regulacją obrotów w zakresie 0÷10000 obr/min; oprzyrządowanie pomiarowe umożliwia pomiar lokalnych i niestacjonarnych parametrów przepływowych;
· stoisko do badań modelowych komór wlotowych powstałe we współpracy z ALSTOM Power do badań warunków napływu do pomp wody chłodzącej w bloku 460 MW w Elektrowni Pątnów II.
Aerodynamika oraz akustyka
Prace badawcze w tym obszarze dotyczą przede wszystkim zagadnień związanych z funkcjonowaniem małych turbin wiatrowych (o poziomej i pionowej osi obrotu) oraz śmigieł (szczególnie dronów). Zespół zajmuje się projektowaniem i optymalizacją geometrii wirników z użyciem autorskich kodów obliczeniowych oraz programów niekomercyjnych i komercyjnych (m.in. ANSYS Fluent). Realizowane są także prace eksperymentalne, przebiegające w poddźwiękowym tunelu aerodynamicznym, wyposażonym w sprzęt do pomiarów pneumatycznych i termoanemometrycznych CTA (Constant Temperature Anemometry) a także wizualizacji przepływu PIV (Particle Image Velocimetry).
Badania akustyczne realizowane są w komorze ciszy Instytutu Maszyn Przepływowych, której duże plenum pozwala na badania emisji akustycznej maszyn przepływowych (np. śmigieł) bez zaburzania ich funkcjonowania. Do wyposażenia komory należą, oprócz systemu akwizycji danych z 4 mikrofonami pola swobodnego, także wysokiej jakości źródła referencyjne wraz ze wzmacniaczem i generatorem sygnału wzorcowego do badań akustycznych pomieszczeń. Zespół rozwija także urządzenia, służące do badań akustycznych próbek materiałów zgodnie z PN-ISO 10534.
Członkowie Zakładu brali i nadal biorą udział również w licznych innych pracach naukowo-badawczych dotyczących modelowania i analiz numerycznych:
· przepływów w maszynach wirnikowych m.in. zagadnień oddziaływania stator-rotor; przepływów wtórnych; przepływy uboczne (przecieki) i ich interakcja z przepływami głównymi; przejściowa niestateczna) sprężarek, dmuchaw i wentylatorów;
· opływów kadłubów śmigłowców, pojazdów, łodzi i samolotów;
· przepływów w urządzeniach do procesów cieplno-chemicznych, mieszalnikach i reaktorach chemicznych;
· przepływów w implantach i urządzeniach biomedycznych;
· projektowania i optymalizacji kanałów wlotowych i wylotowych silników śmigłowców;
realizowanych w ramach Zakładu oraz w pracach koordynowanych przez inne zakłady.
Zakład Maszyn Wodnych i Mechaniki Płynów może się także pochwalić bogatą współpracą naukową z polskimi i europejskimi jednostkami naukowymi, m.in. Siecią Badawczą Łukasiewicz – Instytutem Lotnictwa (Warszawa), Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (Saarbrucken, Niemcy), Arts et Métiers ParisTech (Paryż, Francja) oraz Technical University of Sofia (Sofia, Bułgaria). Współpraca z przemysłem obejmuje prace badawcze realizowane na zlecenia m.in. Airbus Helicopters, SECO/WARWICK, EuRoPol GAZ S.A., PKN ORLEN, Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Łodzi, ROSSMANN, ERGOS SP z o.o., DeveciTech.
Wyniki badań prowadzonych w Zakładzie przedstawione są w licznych publikacjach w recenzowanych periodykach, czasopismach branżowych i raportach. Członkowie Zespołu posiadają również krajowe i międzynarodowe prawa patentowe do opracowanych rozwiązań.
Członkowie Zakładu prowadzą działalność dydaktyczną na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych, pierwszego i drugiego stopnia na kierunkach Mechanika i Budowa Maszyn (Mechanical Engineering), Energetyka oraz w ramach studiów doktoranckich i Interdyscyplinarnej Szkoły Doktorskiej w dyscyplinie Inżynieria Mechaniczna.
W skład Zakładu Maszyn Wodnych i Mechaniki Płynów wchodzą dwa laboratoria dydaktyczne:
· Laboratorium Maszyn Wodnych wyposażone w 4 stanowiska do badań pomp;
· Laboratorium Mechaniki Płynów wyposażone w 14 stanowisk do prezentowania i badań podstawowych zjawiska z zakresu dynamiki płynów.
Pod opieką Zakładu Maszyn Wodnych i Mechaniki Płynów funkcjonuje także Studenckie Koło Naukowe Energetyków. Rozwijana przez studentów turbina wiatrowa GUST (Generative Urban Small Turbine) wielokrotnie zdobywała pierwsze i drugie miejsce w konkursie małych turbin ISWTC w Holandii. Zespół jest również laureatem nagród, m.in. KOKOS i Łódzkie Eureka, a swoje badania realizuje w ramach projektów naukowych Najlepsi z Najlepszych! i Studenckie Koła Naukowe Tworzą Innowacje.
Skład osobowy ZMWiMP:
dr hab. inż. Krzysztof Sobczak - kierownik
dr hab. inż. Adam Papierski. prof. uczelni
dr inz. Michał Kulak
dr inż. Michał Lipian
dr Tomasz Wajman
