Tallinna Tehnikaülikool

Konstruktsiooni ja vedelikumehaanika uurimisrühm

Konstruktsiooni- ja vedelikumehaanika töögrupp tegeleb konstruktsioonide ning vedelikes (gaasides) aset leidvate protsesside uurimisega nii eraldiseisvalt kui koostöö piirimail.

  • Konstruktsioonide valdkonnas õpetatakse ehituseriala tudengitele ehitusmehaanika ning tehnilise mehaanika aluseid, - põhiteadmised, milleta ei saa läbi ükski ehitusinsener.
     
  • Vedelike (aero-) mehaanikas puututakse kokku hüdraulika aluste aga ka hüdro- ja aerodünaamika põhiprintsiipidega, mis on alusaineteks spetsialiseerumaks hoonete tehnovõrkude disainile või infrastruktuuride planeerimisele.

Allvee ümbrusmüra meredes võib liigitada looduslikuks, mis pärineb peamiselt tuule põhjustatud merelainetusest ning inimtekkeliseks, mille peamiseks allikaks on laevaliiklus. Merestratreegia raamdirektiivi  nõuete kohaselt liikmesriigid peavad tagama, et inimtekkeline veealune müra oleks tasemel, mis ei avaldada kahjulikku mõju merekeskkonnale. Uurimisteema on seotud ümbrusmüra mõõtmisega, modelleerimisega ning analüüsiga. Arendamisel on signaalitöötluse meetodid inimtekkelise müra osakaalu hindamiseks.

Linna veesüsteemide valdkonna teadustöö keskendub joogi-, sademe- ja reoveevõrkude projekteerimise, optimeerimise ja juhtimise uute lahenduste väljatöötamisega. Märksõnadeks on valdkonna digitaliseerimine, digitaalsete teisikute arendus ja rakendamine ning uudsete andmete kogumise ja analüüsi tehnoloogiate kasutuselevõtt linna veesüsteemides.

EA ultraheli

Ultraheli lõplike elementide simulatsioon ultrahelilainete interaktsioonist defektiga plaadis

EA inspekteerimise seade

 Torude inspekteerimine ultrahelilainetega

Mittepurustava kontrolli uuringud: eksperimentaalsete ja numbriliste meetodite arendamine uudse tehnoloogia väljatöötamiseks kaasaegsete konstruktsioonide (lennukid, elektrituulikud) ja materjalide (komposiit-, kihtlisandmaterjalid) inspekteerimiseks ja monitoorimiseks. Eesmärgiks on suurendada inspekteerimismeetodite efektiivsust, täpsust ja usaldusväärsust, kombineerides parimaid teadmisi füüsikast, elektroonikast, IT-teadusest, jne.   

Meretehnika uurimisgrupp uurib laevade ja merekonstruktsioonide käitumist dünaamiliste koormuste korral:

-           Laevade käitumine õnnetuslikes olukordades nagu kokkupõrge ja karilesõit (Video: collision 1, 2,3)

-           Laevade piirkoormuse hindamine (Video: US1)

-           Geomeetriliste lisade (pritsmeliistud, aktiivroolid jms) mõju planeerivate laevade takistusele ja meresõiduomadustele ( Video: SR1, SR2)

-           Vedeliku ja konstruktsiooni kahesuunalise vastasmõju modelleerimine ja analüüs (Video: FSI Free fall of a deformable wedge)

Käimasolevad projektid

EA interreg logo ja EU lipp
EA NOAH

Kliima muutused toovad Läänemere regioonis kaasa intensiivsemad sajud ning tormid. Linnade sademeveesüsteemid pole võimelised suurenevate vooluhulkadega hakkama saada, mistõttu sagenevad tiheasustusalades üleujutused. Üleujutustega tõuseb risk puhastamata reovee ärakandeks ehituslikest süsteemidest loodusesse. See on kahjulik nii inimestele kui loodusele, kuna reovees on suur hulk toitaineid, ohtlike aineid ning patogeenseid mikroobe. Linnapiirkonnade üleujutusohtu saab vähendada parendades planeerimist ning rakendades isekohalduvat süsteemide juhtimist. NOAH projekt kaasab probleemi lahendamiseks 9 linna ja vee-ettevõtet, 7 teadus- ja uurimisasutust ja 2 katuseorganisatsiooni kuuest Läänemere piirkonna riigist. NOAH projekti käigus luuakse tervikliku planeerimise kontseptsioon ning rakendatakse targad sademeveesüsteemid reaalsetes linnakeskkondades. Terviklik planeerimine seob sademevee juhtimise linna ruumilise planeerimisega. Järgmises etapis arendatakse välja targad sademeveesüsteemid, et muuta olemasolev taristu kliimakindlamaks. NOAH kontseptsioon on kergesti kohandatav igasse Läänemere linna. Kontseptsiooni rakendamine võib vähendada reostusainete sissevoolu Läänemerre poole võrra. Projekti tegevused rakendatakse partnerlinnade ja vee-ettevõtete igapäevatöös, mille abil tagatakse tervem ja puhtam Läänemeri!

Partnerid:

Tallinna Tehnikaülikool (juhtpartner), “WODOCIĄGI SŁUPSK” Spółka z o.o., Izba Gospodarcza Wodociągi Polskie ja Politechnika Gdańska Poolast, Danmarks Tekniske Universitet Taanist, Liepājas pilsētas pašvaldības iestāde “Komunālā parvalde, Ogres novada pašvaldība, SIA “Jūrmalas ūdens” ja Rīgas Tehniskā universitāte Lätist, Porin kaupunki, Luonnonvarakeskus (Luke) ja Satakunnan ammattikorkeakoulu Soomest, Högskolan I Halmstad ja Söderhamns kommun Rootsist ning Eesti Vee-ettevõtete Liit, Haapsalu linn, Rakvere linn ja Rakvere Vesi Eestist.

Kestus: 1.01.2019 – 30.09.2021

Projekti kogueelarve: 2 998 360,25 €

TalTech’i eelarve: 389 592,75 €

https://sub.samk.fi/projects/noah/

ETIS

Rahvusvaheline Mereorganisatsioon (IMO) poolt lähitulevikus rakendatavad eesmärgipõhised standardid muudavad laeva projekteerimisel kasutatavat loogikat. Optimaalse laevadisaini keskseks tööriistaks saab vedeliku ja konstruktsiooni vastasmõju (VKV) mudel, kus laevale mõjuvaid vedeliku jõude ja konstruktsiooni käitumist hinnatakse samaaegselt. Projekti eesmärgiks on sellise VKV arvutusmudeli arendamine kasutades kahesuunalist vastasmõju mudelit. Selleks ühendatakse omavaheli arvutuslik vedeliku dünaamika ning seotud talade meetod ja mittelineaarne lõplike elementide meetod. Hüdrodünaamika vaatepunktist on kesksel kohal hüdrodünaamilised löökkoormused, lainekoormus, takistus ja meresõiduomadused ning kontruktsioonimehaanika seisukohalt on fookus laevakere globaalsel käitumisel, vibratsioonil ja optimaalsel konfiguratsioonil. Numbrilisi arendusi valideeritakse TTÜ väikelaevade mudelkatsebasseinis.

ETIS

Kliimamuutuste kohanemise arengukava kohaselt suureneb intensiivsete vihmade esinemissagedus Eestis aastaks 2030 kolm korda. See toob kaasa märkimisväärse koormuse kasvu olemasolevatele sademeveesüsteemidele, suurendades üleujutuse ning puhastamata reovee loodusesse juhtimise riski. Nende ohtude maandamiseks on vaja sademeveesüsteemide haldamise paradigma muutust. Projekti käigus luuakse uus interdistsiplinaarne tarkade sademeveesüsteemide juhtimisplatvorm, mis võimaldab muuta olemasolevad süsteemid automaatselt juhitavaks ning kasutada süsteemi mahtu efektiivsemalt kui täna. Selleks integreeritakse kaasaegsed keskkonnainseneeria ja IKT lahendused üheks terviklikuks platvormiks. Uudsed juhtimisrežiimid ühendatakse võrkude digitaalse teisiku ning madala voolutarbe ja kaugsidetehnoloogiaga varustatud anduritega. Kontseptsiooni katsetatakse nii labori tingimustes kui linna sademeveesüsteemis. Platvormi rakendamine võimaldab muuta sademeveesüsteemi juhtimise reaktiivsest proaktiivseks.

Kestus: 1.01.2020 – 31.12.2024

ETIS

EA lipp ja interreg logo
EA change makers

ChangeMakers’i projekti rahastatakse Interreg Kesk-Läänemere programmi konkurentsivõimelise majanduse prioriteedi, täpsemalt ettevõtlike noorte alam-eesmärgi raames. Selle prioriteedi eesmärkideks on majanduslike ja keskkondlike huvide edendamisel tasakaalu leidmine ning noorte potentsiaali rakendamine Kesk-Läänemere piirkonna ettevõtlikumaks ja konkurentsivõimelisemaks muutmisel.

ChangeMakers projekti eesmärk on arendada Soome (sh. Ahvenamaa), Eesti, Läti ja Rootsi 15–17-aastaste kooliõpilaste jätkusuutlikku mõtteviisi ja ettevõtlusalaseid pädevusi keskkonnasektoris.

Kokku osaleb projektis 250 õpilast ja tulemusena luuakse 50 piiriülest õpilasfirmat ning avatud juurepääsuga veebitööriist „ChangeMakers“.

Eestist osalevad projektis Tallinna Tehnikaülikooli Konstruktsiooni ja vedelikumehaanika uurimisrühm ning Innovatsiooni- ja ettevõtluskeskus Mektory. Innovaatilised veemajanduse tehnoloogiad kombineerituna ringmajanduse ideedega on terviklikuks keskkonnakaitse eduks hädavajalikud. Projekti lai erasekotri mentorite ja ülikooli jätkusuutliku keskkonna ekspertide kaasamine tagab suurepärase platvormi meelitamaks TalTechi keskkonnateemalistele õppekavadele uusi teraseid noori.

Partnerid:

Turu Ülikool (juhtpartner), Stockholmi Ülikool, Tallinna Tehnikaülikool, Riia Tehnikaülikool, Ahvenamaa Kutsekool, Satakunta Rakenduskõrgkool

Kestus: 1.03.2020 – 31.11.2022

Projekti kogurahastus Euroopa Regionaalarengu Fondist: 1 080 723 €

TalTech’i eelarve: 174 592,80 €

 https://www.utu.fi/changemakers

EA lipp ja interreg logo
EA Clean Stormwater logo

Projekti eesmärgiks on arendada ja testida uusi ning efektiivsemaid sademevee puhastuse lahendusi, mis võimaldavad jälgida veekvaliteedi muutusi ligi reaal-ajas ning süsteemi operatiivset juhtimist ohuolukorras. Projekti raames testitakse ja rakendatakse uudseid vee kvaliteedi monitoorimisseadmeid neljal pilootalal Eestis, Lätis ja Soomes.

Läänemerre jõudev reostuskoormus on merd ümbritsevate riikide ühine probleem, mida ei saa lahendada üks riik. Senini on suurem fookus reostuse vähendamiseks suunatud põllumajandusele ja reoveele, mistõttu sademeveest tulenevad koormused on jäänud suurema tähelepanuta. Sademevee kohtpuhasteid on rakendatud vähe, nende mõju ja efektiivsust ei ole piisavalt uuritud. Samuti ei ole uuritud puhastite tõhusust erinevates kliimatingimustes, mh suurenevate sademete intensiivsuste korral.

Projekti käigus rajatakse uudsed sademevee puhastamise lahendused Viimsi (EE), Riia (LV), Lieto ja Turu (FI) omavalitsustesse. Peamisetele kasusaajatele (kohalikud omavalitsused, vee-ettevõtted) töötatakse välja sademevee kohtpuhastite rakendamise ja kasutamise juhendid, et tagada nende efektiivne juhtimine ja majandamine kogu eluea vältel.

Projekti juhtpartner on Viimsi Vallavalitsus ning teised partnerid Riia linn, Turu Rakenduskõrgkool (TUAS) ning Rootsi Kuninglik Tehnikaülikool (KTH).

Kestus: 1.02.2020 – 31.12.2022

Projekti kogueelarve: 1 661 825,73 €

Tallinna Tehnikaülikooli eelarve: 248 797,06 €.

https://www.viimsivald.ee/interreg-cb-project-cleanstormwater

Lõppenud projektid

Dünaamilised protsessid hüdraulilistes võrkudes, merekonstruktsioonides ja -keskkonnas (01.01.2014 - 31.12.2019)

Projekt koosneb kolmest põhiteemast: -Hüdraulilistes süsteemides riski ja energiakulu vähendamine; -Laevakonstruktsioonide piirseisundi analüüs; -Struktuuritervikluse akustilise välja informatsioon. Taotletava projekti esimene teema on seotud hüdrodünaamika uuringutega hüdraulilistes võrkudes, nagu mittestatsionaarne voolamine, voolamise ebastabiilsus, õhu-vee koostoime, stratifitseeritud voolamine, veevõrkude mudelite dünaamiline kalibreerimine ja optimeerimine, et vähendada riske ja energiakulu hüdraulilistes süsteemides. Teine uuringute teema võimaldab parandada meretranspordi ohutust ja on suunatud meetodite loomisele, mis vähendavad raskete mereõnnetuste riske. Kolmas teema on seotud veealuse müra mõõtmisega ja heli leviku modelleerimisega, et määrata laevamüra taset merealades ning tagada hea keskkonnaseisund vastavalt Merestrateegia raamdirektiivile. Teine eesmärk on täiustada mittepurustava kontrolli meetodit konstruktsioonide ja liimühenduste kvaliteedi määramiseks.

ETIS

Meretranspordi riski strateegiline ja operatiivne juhtimine talvise navigatsiooni tingimustes. (01.04.2015 - 31.03.2018)

STORMWINDS projekt keskendub meretranspordi hädaolukordadest tuleneva keskkonnariski strateegilisele ja operatiivsele juhtimisele Läänemere põhjaosas. Fookus on talvisel laevaliiklusel, kuna just talvel toimub nimetatud piirkonnas suurim arv hädaolukordi. Eesmärgi saavutamiseks täiustatakse riski operatiivset juhtimist kahel viisil. Esiteks, analüüsitakse süsteemiteoreetiliselt piiri- ja majandusharu-ülest laevaliikluse seire ja hädaolukordade lahendamise süsteeme. Süsteemianalüüsi tulemusi vaadeldakse mereruumi planeerimise kontekstis, koostades selle põhjal merenduspoliitika-alaseid soovitusi. Süsteemiteoreetlist lähenemist rakendatakse ka tõenäosusliku, indikaatoritel põhineva meretranspordi ohutuse juhtimise süsteemi modelleerimiseks, mille tulemusi kasutatakse nii meretranspordi tugiteenuste pool kui ka koolitustel. Teiseks, arendatakse veebipõhiseid vahendeid keskkonnariski operatiivseks juhtimiseks. Hädaolukordade vältimiseks arendatakse e-navigeerimise teenuseid, mis võimaldavad laeva teekonna optimeerimist ja ohutumat jääs kulgemist. Hädaolukordade lahendamise efektiivse tõstmiseks arendatakse „nutikaid veebiteenuseid“ (smart response services). Strateegilise riskijuhtimise efektiivsuse täiustamiseks STORMWINDS projektis luuakse talvetingimustes toimuva naftareostuse riski juhtimise mudel, mille praktiline kasutamine võimaldab anda soovitusi laevaliikluse ohutuks korraldamiseks. Nii operatiivne kui strateegiline riski juhtimine eeldab uuenduslikke lahendusi erinevatel teadussuundadel, mida kasutatakse samaaegselt projekti üldeesmärkide saavutamiseks.

ETIS

Pilootvesikonnad kui praktilised tööriistad vähendamaks kahjulike ainete sissevoolu Läänemerre. (01.10.2015 - 30.09.2018)

 Waterchain on praktiliste tegevuste projekt, mille eesmärgiks on vähendada toitainete ja ohtlike ainete reotust Läänemerre igat tüüpi maismaa päritolu allikast põllumajandusreostusest sadeveteni, punktreostusallikatest hajureostuseni. Waterchain katab terve pinnavee ahela iga aspekti – veevarud, veekasutus, heitvesi, juhtimine veekogudesse. Projektis arvestatakse regionaalsete veemajanduskavade meetmekavadega. Uuritakse kulutõhusaid meetmeid toitainete (lämmastik, fosfor, väetised) ja ohtlike ainete (taimekaitsevahendite jäägid, ravimijäägid, ohtlikud ained majapidamistest) vähendamiseks. Projekti aluseks on uuringud ja teavitustöö pilootvalglatel viies riigis. Eestis on pilootalaks valitud Tallinna joogiveehaare, kus on mitmeid asulaid oma reoveepuhastusjaamadega ja põllumajandusettevõtteid nii punktreostusallikate kui hajureostusega, mis mõjutavad toorvee kvaliteeti. Selleks viiakse läbi veekvaliteedi mõõtmised, et kaardistada reostusallikad ning kalibreerida mudel. Mudeli abil leitakse parimad tehnilised lahendused reostuse vähendamiseks. Kasutatavad mudelid kalibreeritakse ja modifitseeritakse lähtudes Eesti eripäradest. Parimad praktikad tehakse kättesaadavaks Kesk-Läänemere piirkonna lähialades ja hiljem kogu Läänemere ümbruses. Projekti tulemustel on otsene mõju kohalike inimeste ja piirkonna külaliste elukeskkonnale, eriti pilootaladel. Projekti tulemused aitavad tõsta Kesk-Läänemere piirkonna riikide konkurentsivõimet ja tagada majanduslikku jätkusuutlikkust.

ETIS

Veealuse akustilise müra seire Soome lahes (01.05.2016 - 11.05.2017)

Inimtegevusega kaasnev allveemüra aastatega suureneb, seda põhjusel et laevaliiklus tiheneb ning kasutusele tulevad üha suuremad ja kiiremad laevad. Puuduvad nii rahvusvaheliselt tunnustatud standardid allvee müra tasemete määramiseks kui ka vajalikud müramõõtmiste andmed olukorra tõsiduse hindamiseks.

 
Euroopa Liidu rahastamisvahendi LIFE+ toetusel osales Tallinna Tehnikaülikooli mehaanikainstituut BIAS (Baltic Sea Information on the Acoustic Soundscape) projektis, mille eesmärgiks on mere ümbritseva pideva müra (sisaldab ka inimtekkelist müra ) kaardistamine ja Läänemere mürakaardi koostamine. Projekti käigus on kogutud esmased toorandmed ning nende põhjal hinnatakse keskmist mürataset. Mürakaart annab võimaluse paremini planeerida laevaliikluse marsruute, et vajadusel vähendada negatiivset mõju mereelustikule olulistes piirkondades. BIAS projekti raames on aastal 2014 arendatud katsemetoodika ning kogutud mürataseme salvestisi (Eesti merealas 4 müramõõturit).
 
Käesoleva KIK-i poolt rahastatava uuringu otstarve on mürataseme seire jätk Soome lahes pikaajalise trendi määramiseks, esialgse hinnangu andmiseks ning Eesti mereala seisundi hinnanguteks vajaliku seirekava koostamine. Aastatel 2016-2017 oli jätkatud veealuse müra mõõtmistrega Soome lahes. Kogutud andmed lubasid teha kahe mõõtmisperioodi võrdlusi. Lepingu aruandes on toodud esialgne hea keskkonnaseisu hinnang Eesti majandusvööndis mereliikide jaoks.
 
Projekti aruanne: LMIN16081
BIAS projekti koduleht: https://biasproject.wordpress.com/

Doktorandid

Juhendaja: Prof. Aleksander Klauson

Läänemere stratifikatsiooni mõju hüdroakustilistele väljadele (Influence of stratification to the underwater noise in Baltic Sea)

ETIS

Juhendaja: Prof. Aleksander Klauson

Läänemere veealuse ümbritseva müra spekter (Underwater Ambient Noise Spectrum of the Baltic Sea)

Juhendaja: dots. Hendrik Naar, Kaasjuhendaja: Prof. Aleksander Klauson

Suuremõõtmelise 3D betooniprinteri armeeringu arendamine ja katseliselt valideerimine (Developing and testing a new type reinforcement for 3D concrete printing)

ETIS

Juhendaja: vanemteadur Ibar Annus  Kaasjuhendaja: prof. Raido Puust

Tark linn - Targad sademevee süsteemid (Smart City - Smart Stormwater Systems)

ETIS

Juhendaja: vanemteadur Ivar Annus

Kliimakindla planeerimis- ja juhtimismeetodi väljatöötamine tarkadele linnadele (Development of a holistic planning and control approach for climate proof smart cities)

ETIS

Juhendaja: dots. Janek Laanearu

Kahefaasilise vedeliku mittestatsionaarse voolamise dünaamilised protsessid hüdraulilistes süsteemides (Eksperimentaalne ja arvutuslik vedeliku dünaamika). Dynamical Processes of Unsteady Two-phase Fluid Flow in Hydraulic Systems (Experimental and Computational Fluid Dynamics)

ETIS

Juhendaja: vanemteadur Kristjan Tabri

Vedeliku ja konstruktsiooni vastasmõju laeva dünaamiliste koormuste ja vaste hindamisel (Fluid-structure interaction for the assessment of dynamic loads and response of ship hull girder)

ETIS

Juhendaja: vanemteadur Kristjan Tabri

Kiirekäiguliste laevade hüdrodünaamiliste omaduste numbriline ja eksperimentaalne modelleerimine (Numerical and experimental modelling of hydrodynamic performance High-Speed Marine Vehicles)

ETIS

Allvee ümbrusmüra meredes võib liigitada looduslikuks, mis pärineb peamiselt tuule põhjustatud merelainetusest ning inimtekkeliseks, mille peamiseks allikaks on laevaliiklus. Merestratreegia raamdirektiivi [https://www.envir.ee/et/eesmargid-tegevused/merekeskkonna-kaitse/merestrateegia/merestrateegia-raamdirektiiv] nõuete kohaselt liikmesriigid peavad tagama, et inimtekkeline veealune müra oleks tasemel, mis ei avaldada kahjulikku mõju merekeskkonnale. Uurimisteema on seotud ümbrusmüra mõõtmisega, modelleerimisega ning analüüsiga. Arendamisel on signaalitöötluse meetodid inimtekkelise müra osakaalu hindamiseks.

Linna veesüsteemide valdkonna teadustöö keskendub joogi-, sademe- ja reoveevõrkude projekteerimise, optimeerimise ja juhtimise uute lahenduste väljatöötamisega. Märksõnadeks on valdkonna digitaliseerimine, digitaalsete teisikute arendus ja rakendamine ning uudsete andmete kogumise ja analüüsi tehnoloogiate kasutuselevõtt linna veesüsteemides.

Mittepurustava kontrolli uuringud: eksperimentaalsete ja numbriliste meetodite arendamine uudse tehnoloogia väljatöötamiseks kaasaegsete konstruktsioonide (lennukid, elektrituulikud) ja materjalide (komposiit-, kihtlisandmaterjalid) inspekteerimiseks ja monitoorimiseks. Eesmärgiks on suurendada inspekteerimismeetodite efektiivsust, täpsust ja usaldusväärsust, kombineerides parimaid teadmisi füüsikast, elektroonikast, IT-teadusest, jne.   

Meretehnika uurimisgrupp uurib laevade ja merekonstruktsioonide käitumist dünaamiliste koormuste korral:

-           Laevade käitumine õnnetuslikes olukordades nagu kokkupõrge ja karilesõit (Video: collision 1, 2,3)

-           Laevade piirkoormuse hindamine (Video: US1)

-           Geomeetriliste lisade (pritsmeliistud, aktiivroolid jms) mõju planeerivate laevade takistusele ja meresõiduomadustele (          Video: SR1, SR2)

-           Vedeliku ja konstruktsiooni kahesuunalise vastasmõju modelleerimine ja analüüs (Video: FSI Free fall of a deformable wedge)