Szilárd Szabó:

Die Geschichte der Universität und des Lehrstuhls

Die Geschichte der Universität Miskolc beginnt im Jahre 1735. In diesem Jahr gründete die Wiener Hofkammer in Schemnitz die k. u. k Bergschule. Diese Institution bestand neben mehrfacher Umgestaltung und bei beachtlicher Entwicklung bis zum Jahr 1918. Es wurde in den Bereichen Bergbau, Hüttenwesen, später auch in der Forstwissenschaft ausgebildet. Von 1919 bis 1949 war die Hochschuleinrichtung in Sopron. Als im Jahre 1949 in Miskolc die Technische Universität für Schwerindustrie gegründet wurde, wurden zu der neu geschaffenen Fakultät für Maschinenbau aus Sopron auch die Fakultäten für Bergbau und die Fakultät für Hüttenwesen hierhin übergesiedelt. Im Jahr 1981 begann die Ausbildung in den Staats- und Rechtswissenschaften, denen dann 1987 die in den Wirtschaftswissenschaften, 1992 in den Geisteswissenschaften, 1997 in der Musik und 1998 im Gesundheitswesen folgten, die heute in der Mehrheit in eigenständigen Fakultäten verwirklicht wird. Die sich so herausgebildete Hochschule nahm 1990 den Namen "Universität Miskolc" an.

Der heutige Lehrstuhl für Strömungs- und Wärmetechnische Maschinen wurde im Jahre 1951 an der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität für Schwerindustrie unter dem Namen Lehrstuhl für Maschinenbetriebe gegründet. Ein Wechsel im Profil von Forschung und Lehre führte 1965 zur Umbenennung in Lehrstuhl für Strömungs- und Wärmetechnische Maschinen. Der erste Lehrstuhlinhaber war Alajos Lancsarics (1903-1963), nach dessen schwerer Erkrankung im Jahre 1962 die Amtsgeschäfte zeitweilig von Dr. György Vida versehen wurden. Nach dem Tod von Alajos Lancsarics wurde 1963 Dr. Tibor Czibere mit der Leitung des Lehrstuhls betraut, der zuvor als Entwicklungsingenieur im Zentralen Entwurfs- und Konstruktionsbüro für hydraulische Maschinen der Ganz-Werke tätig war. Mit der Ernennung von Tibor Czibere zum ungarischen Bildungsminister im Jahre 1988 trat Dr. András Nyíri seine Nachfolge an, der ebenfalls aus den Ganz-MÁVAG werken kam, wo er als Leiter der Hauptabteilung Entwurf und Konstruktion von hydraulischen Maschinen und Verdichtern arbeitete. Als teilzeitbeschäftigter Universitätsdozent nahm er jedoch bereits seit mehreren Jahren an der Arbeit des Lehrstuhls teil. Mit Vollendung seines 65. Lebensjahres stellte er 1995 sein Amt zur Verfügung. Sein Nachfolger wurde der Autor, der im Jahre 1975 hier sein Diplom erwarb seit dieser Zeit am Lehrstuhl tätig ist und bis heute die Funktion des Lehrstuhlleiters ausübt.

Die ersten Jahre im Leben des Lehrstuhls waren von dem für die ganze Universität charakteristischen fieberhaften Wirken gekennzeichnet. In dieser Zeit wurden manche Schwierigkeiten durch Enthusiasmus überwunden. Dies trifft sowohl für die Lehr-, wie auch für die Forschungstätigkeit zu. Die Übernahme des Lehrstuhls durch Dr. Tibor Czibere führte zu qualitativen Veränderungen. In dieser Zeit bildete sich das endgültige Lehr- und Forschungsprofil heraus, die Beziehungen zur Industrie und zum Ausland wurden erweitert. Der Lehrkörper stabilisierte sich, die Arbeitsbedingungen verbesserten sich bedeutend, der Lehrstuhl erhielt ein modernes Labor. Als Folge der Bildungsreformen für eine moderne Ingenieurausbildung wurde der Lehrstuhl mit der Lehre von strömungs- und wärmetechnischen Grundlagenfächern für Studenten der Fachrichtung Maschinenbau beauftragt. Diese Grundlagenfächer wurden durch verschiedene Spezialfächer in den unterschiedlichsten Fachrichtungen ergänzt. Die beiden Hauptrichtungen in der Forschung bildeten die Untersuchungen der realen Strömungsvorgänge in Strömungsmaschinen sowie des Wärmeübergangs in wärmetechnischen Maschinen und Einrichtungen. Der internationale Durchbruch gelang dem Lehrstuhl mit der Ausarbeitung des auf der Methode hydrodynamischer Singularitäten beruhenden Berechnungsverfahrens für die Beschaufelung von strömungstechnischen Maschinen. Dieses Berechnungsverfahren ist eng mit dem Namen von Professor Tibor Czibere verknüpft.

In der zweiten Hälfte der 80-er Jahre wurde das modulare Ausbildungssystem eingeführt, man begann mit der selbst zu finanzierenden Ausbildung in englischer Sprache, dann wurde neben der universitären Ingenieurausbildung auch die Fachhochschulausbildung an unserer Universität etabliert. Als qualitativ neue Aufgabe der 90-er Jahre ist die Einführung der organisierten Ph.D-Ausbildung anzusehen. Auch in diesem Zeitraum begann die Ausbildung in dem Fach Energetik. Den Rahmen für diese Ausbildung bildet innerhalb der Fakultät ein vom Lehrstuhl geleiteter fachlicher Block. Parallel dazu begann - ebenfalls unter Leitung des Lehrstuhls - der Aufbau der Fachrichtung Energetik.

Die sich erweiternden und erneuernden Beziehungen des Lehrstuhls zur Industrie bewirkten, daß neben den klassischen, sich auf strömungs- und wärmetechnische Maschinen beziehenden Untersuchungen auch Forschungsthemen entstanden, die mit dem Umwelt- und Gesundheitsschutz, mit der Energetik und der Nutzung regenerativer Energiequellen zusammenhängen. Bis zum heutigen Tag hat der Lehrstuhl mehr als 300, auf Industrieverträgen beruhende Arbeiten abgeschlossen. Veränderungen gab es auch im Profil der Grundlagenforschung. Zahlreiche erfolgreiche Bewerbungen zeigen, daß die neuen Gebiete, wie z. B. die Berechnung von turbulenten Strömungen im Schaufelraum strömungstechnischer Maschinen oder die Untersuchung der Wärmeleitung mit Phasenumwandlung, ihren Platz im stärkeren und sich ausdehnenden Wettbewerb behaupten.

Lehrtätigkeit

Die gegenwärtige Lehrtätigkeit des Lehrstuhls erstreckt sich auf alle Fachrichtungen der Fakultät für Maschinenbau, auf das universitäre wie auch auf das Fachhochschulniveau, bei letzterem sowohl hinsichtlich Direkt-, wie auch Fernstudium. Die Lehre in den die Kontinuität verkörpernden Grundlagenfächern wird vor allem an der Fakultät für Maschinenbau erbracht, ergänzt durch die in verschiedenen fachlichen Blöcken angebotenen neuen Fächern. Hierbei handelt es sich um die folgenden: Technische Wärmelehre, Strömungslehre, Kraft- und Arbeitsmaschinen I. und II., Kälte- und Klimatechnik I und II., Verbrennungsmotoren, Numerische Thermo- und Hydrodynamik, Strömungstechnische Maschinen, Komplexe Planung, Energiesysteme, Kraftwerke I. – III., Nutzung regenerativer Energiequellen I. und II., Energiewirtschaft, Thermodynamik, Hydrodynamik, Strömungstechnik, Energetische Prozesse I. und II., Energetik, Wärmeübertragung und Strömungstechnische Grundlagen des Umweltschutzes.

Lehrveranstaltungen von bedeutendem Umfang werden vom Lehrstuhl in den Fachrichtungen Technischen Informatik und Technische Manager angeboten. Unter den hier zu nennenden Fächern sollen nur die über die bisherigen hinausgehenden erwähnt werden: Wärmeübertragungsprozesse, Pneumatische Förderung und Wärmekraftanlagen.

Aus den Fächern der Hochschulfachrichtung für Maschinenbauingenieure sollen nur die mit dem Umweltschutz in Zusammenhang stehenden Fächer genannt werden: Luftreinhaltung I. und II., Abfallverarbeitung, Wasserreinhaltung und Abwasserreinigung.

Im Rahmen des Ph.D.-Programms für die Ingenieurwissenschaften Maschinenbau übernahm der Lehrstuhl die Lehre folgender Fächer: Thermodynamik I. und II., Hydromechanik, Wärme- und Stofftransport, Mehrphasenströmungen, Theorie der Turbomaschinen, Auslegungsmethoden für Turbomaschinen, Strömungstechnische Systeme und Gasdynamik.

Forschung

Die Forschungsaktivitäten des Lehrstuhls entsprachen immer dem Profil der Lehre und zwar so daß die Einheit von Grundlagen- und angewandter Forschung stets gesichert war.

Unter den für die gegenwärtigen Partner des Lehrstuhls in der Industrie durchgeführten Forschungen sollen vor allem die Themenkreise im Zusammenhang mit umweltfreundlichen Kältemitteln, Auslegung und diagnostischer Bemessung von Staubabsauge- und Abscheidegeräten sowie Lüftungssystemen, Fragen der Energetik und des Umweltschutzes bei Lignitfeuerungen, Nutzung regenerativer Energiequellen erwähnt werden. Zur Verdeutlichung sollen zwei Beispiele hier angeführt werden. Die optimale Gestaltung von Strömungskanälen mit großen geometrischen Abmessungen für den Transport von staubbeladenen Gasen in energetischen Anlagen wird durch vorherige Laboruntersuchungen erheblich erleichtert. Dabei werden die hinsichtlich Reibungsverluste und Abrasion problematischen Bereiche des Strömungskanals durch Modelluntersuchungen ermittelt und Vorschläge für eine bessere Kanalgestaltung ausgearbeitet. Als Beispiel soll der Bereich für Gasreinigung im Gasabzugsystem einer Aluminiumhütte dienen. Ein Krümmer dieses aus Plexiglas hergestellten Modells ist auf Abbildung 1 zu sehen. Die Sichtbarmachung des Strömungsfeldes geschah mit Hilfe von Ölnebel.

Abb. 1. Strömung in einem Kniestück ohne Leirschaufel

Abbildung 2 zeigt die aufgrund der Untersuchungen vorgeschlagenen Einbauten.

Abb. 2. Die eingebaute Leitelemente

Als ein weiteres Beispiel können die Untersuchungen an einem aus Kunststoff gefertigten Wärmetauscher genannt werden. Diese Art von Wärmetauschern ist für die Nutzung der Wärme von Wärmequellen mit aggressiven Bestandteilen vorgesehen. Diese Untersuchungen haben ihre besondere Bedeutung angesichts der in Ungarn reichlich zur Verfügung stehenden geothermischen Energiequellen.

Auch auf dem Gebiet der Grundlagenforschung kam es zu bedeutenden Veränderungen. Zwei Ergebnisse von wärmetechnischen Forschungen der letzten Jahre sollen genannt werden. Am Lehrstuhl wurde das wärmetechnische Simulationsmodell des für das NASA Weltraumprogramm erbauten Schmelzofens entwickelt, mit dessen Hilfe instationäre Heizungs- und Kühlungsprozesse zu berechnen sind. Auf Abbildung 3 ist der Schnitt der modellierten Einheit zu sehen.

Abb. 3. Thermodynamisches Simulationsmodell für Kristallizator-Ofen

Das andere Gebiet ist die von Phasenumwandlung begleitete Wärmeleitung in Medien mit zwei Komponenten - flüssig und fest. In diesem Rahmen konnten die Differentialgleichungen, die die zeitlich und örtlich veränderliche Temperatur und die ebenfalls zeitlich und örtlich veränderliche Phasengrenze beschreiben, für alle in der Praxis vorkommenden Fälle klassifiziert werden. Mit Hilfe der zur Lösung der Gleichungen ausgearbeiteten Methoden und mittels Beispielen konnten die Erscheinungen beschrieben werden.

Unter den strömungstechnischen Forschungen verdienen auch zwei über einen längeren Zeitraum durchgeführte Untersuchungen Erwähnung. Eine ist die in japanisch-ungarischer Kooperation durchgeführte direkte numerische Simulation der instationären reibungsbehafteten Strömung bei kleinen Reynoldszahlen um einen stehenden, schwingenden oder rotierenden Kreiszylinder. Die Untersuchung wurde notwendig wegen der hinter einem in eine Parallelströmung gebrachten zylindrischen Körpern entstehenden periodischen Strömungserscheinung (Kármánsche Wirbelstraße), die den Körper unangenehm beeinflußt. Als Beispiel für derartige Erscheinungen sind zu nennen: Der Einsturz der Tacoma Narrows Brücke (USA) im Jahre 1940, das Auströmen von Kühlmaterial aufgrund der Ermüdung des Thermometerbehälters im Monju Atomkraftwerk (Japan) in Jahre 1996. Die Messungen wurden in Japan vorgenommen, die Berechnungen wurden am Lehrstuhl durchgeführt.

Ein zweiter Forschungsbereich ist das sich unter Leitung von Professor Tibor Czibere in der Ausarbeitungsphase befindende neue Turbulenzmodell, dessen zusammenfassende Darstellung in diesem Heft zu finden ist. Die Untersuchung von turbulenten Strömungen wurde in der ersten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts durch Prandtl und Kármán begonnen. Das Interessante an den am Lehrstuhl durchgeführten Untersuchungen besteht gerade darin, daß sie auf die Wurzeln dieser klassischen Theorie zurückgehen. Der hauptsächliche Vorteil der neuen Methode ist, daß das zweidimensionale Modell auf drei- dimensionale Strömungen erweitert wird.

Zur Kontrolle der mit dem neuen Turbulenzmodell berechneten Ergebnisse, beziehungsweise zum Verifizieren des Modells wurden Experimente durchgeführt. Parallel zur ständigen theoretischen Erneuerung des Modells wurden neue Experimentiereinrichtungen entwickelt und hergestellt. Im Rahmen der wissenschaftlichen Zusammenarbeit wurden laseroptische Strömungsfelduntersuchungen an von uns gefertigten Versuchsgeräten an der Otto-von- Guericke-Universität Magdeburg, im Institut für Strömungstechnik und Thermodynamik durchgeführt. Mitarbeiter der Universität Magdeburg halfen bei der Kontrolle des Modells durch Nachrechnungen mit dem Programmsystem Tascflow. Abbildung 4 faßt die im Rahmen dieser Zusammenarbeit ausgeführten Rechnungen und Messungen zusammen.

Abb. 4. Die Gebiete der Zusammenarbeit

In vier charakteristischen Strömungsräumen entstehende Strömungen wurden mit der neuen Methode berechnet, und dann wurden die Ergebnisse durch Messungen kontrolliert. Auf Abbildung 5 ist die Meßstrecke einer am Lehrstuhl entwickelten Meßeinrichtung gemeinsam mit der die Sonde bewegenden Einrichtung zu sehen.

Abb. 5. Die Gebiete der ZusammenarbeitMesseinrichtung

Abbildung 6 zeigt die gute Übereinstimmung der ausgeführten Messungen und mit den Berechnungen.

Abb. 6. Gemessene aund gerechnete Verteilung der Geschwindigkeitskomponente V_yz

Grundlagenforschung und die diese benötigenden Entwicklungsarbeiten werden zur Zeit durch sechs Forschungs- und Entwicklungsfonds unterstützt.

Die Personalzusammensetzung des die oben aufgezeigten, verzweigten Lehr- und Forschungsaufgaben wahrnehmenden Lehrstuhls war im Sommer 2001: 6 Lehrkräfte mit den Grad Ph. D., 2 haben den Grad Dr. univ. erworben, 2 Professor Emeriti, 1 Ingenieur, 3 Doktoranden, 2 Facharbeiter, 2 administrative Mitarbeiter.

Szilárd Szabó
Universitätsdozent, Universität Miskolc, Lehrstuhl für Strömungs- und Wärmetechnische Maschinen