Fluids Engineering
Denne faggruppen har hovedansvaret for undervisning innen fagområdet
strømningsteknikk ved instituttet.
Gruppen er organisert i en generell
strømningsteknikk del som holder til i Strømningsteknisk laboratorium og en
gruppe orientert mot strømningsmaskiner , oljehydraulikk og pneumatikk som
holder til i Vannkraftlaboratoriet.
Våre mål er å
- være hovedleverandør av undervisning innen generell strømningsteknikk ved NTNU
- være et kunnskapsenter for strømningsteknikk for norsk og internasjonal industri
- drive forskning på høyt internasjonalt nivå innen de fagområder vi underviser
- formidle denne forskningen både til studentene via undervisningen og internasjonalt ved publikasjoner internasjonalt
Våre aktivitetsområder er:
| Hydrauliske strømningsmaskiner Oljehydraulikk og pneumatikk Aero- og hydrodynamikk Flerfasestrømning |
Mikrofluidynamikk Numeriske strømningsberegninger Strømningsmekanikk Turbulensfysikk |
For nærmere informasjon, kontakt gruppeleder Torbjørn Nielsen ,
epost:
tlf: +47 73 59 35 72
Hydrauliske strømningsmaskiner
| Forskningen ved
Vannkraft- laboratoriet er sterkt knyttet til hoved og dr. oppgaver. I tillegg utføres det en mengde forsknings- prosjekter i samarbeid med SINTEF og andre eksterne. For en oversikt over oppgaver som gjøres av studenter refereres det til deres individuelle sider. Av store prosjekter for tiden er Vannkraftlaboratoriets personell svært involvert i prosjekter som Hydrauliske tap i transient og oscillerende rør og tunnel strømning og "Bruddsikkerhet turbiner". |
 |
Conny ser på strømningen i
sugerøret på en Francisturbin og avgjør at her må vi inn
med en "stulk"! |
Oljehydraulikk og pneumatikk
Her ved NTNU er forskningsvirksomheten konsentrert rundt feltene:
- hydrostatiske motorer/sylindre (aktuatorer)
- systemdynamikk, styring og regulering av systemer/komponenter
- pneumatikk
- forurensingskontroll
- måleteknikk og labvirksomhet
Disse kjerneområdene tas vare på gjennom prosjekt/diplom-oppgaver, dr.ing. opg. og eksterne forskningsoppdrag. Resultatene blir tatt inn i undervisningen.
Aero- og hydrodynamikk
| Aerodynamikk er en fellesbetegnelse for læren om krefter og bevegelser i
gasser. Dens motpart er hydrodynamikken som beskriver problemstillinger knyttet til væskebevegelser. Tradisjonelt oppfattes begrepet aerodynamikk å være knyttet til luftfart, men det blir en altfor snever definisjon. Ved vår faggruppe har vi aerodynamisk forskning knyttet til: - transport (strømning og krefter som virker på båter, strømning knyttet til romfartøy) - bygnings- konstruksjoner (statiske og dynamiske krefter på broer og bygninger, ventilasjon av veitunneler), - sport og aerodynamiske problemer knyttet opp til fornybar energi - vindturbiner og tidevanns- kraftverk Arbeidene foregår både teoretisk/ numerisk og i vårt store laboratorium. |
 Eksempel på en vindturbinpark |
| . |
Flerfasestrømning
Flerfasestrømning er en samlebetegnelse på strømninger hvor to eller flere
faser opptrer sammen;
Eksempelvis olje og gass i en transportledning, dråper og
damp i turbiner og kompressorer, eller bobler i væske og partikler
i gass i ulike typer av prosessutstyr.
De aller fleste strømningsfenomener i industrielle sammenhenger viser større
eller mindre grad av flerfaseoppførsel, og slik sett har flerfasestrømning en
helt spesiell betydning teknologisk sett.
Beregnings – og kontrollmetoder for denne typen strømning er derfor viktige
teknologiske ingredienser som bygger på elementer fra klassisk strømnings-
mekanikk, både eksperimentelt og teoretisk/numerisk, og hvor både tidsaktuelle
turbulensmodeller og CFD – teknikker inngår. Carpet og Petronics er to
flerfaseaktiviteter som foregår på NTNU.
Strømning i mikro-media
Tenk deg at en del av dagens ’store’ systemer og innretninger blir ’mindre’, f.eks at
- 50 forskjellige tester gjøres av blodet ditt med et forbruk av 2 dråper og et laboratorium på en liten plastbrikke
- varmepumper på størrelse med et foto-apparat
- batterier som kraftkilder erstattes av termodynamiske sirkelprosesser av en femte-del fysisk størrelse
så er dette bare mulig ved at gass og/eller væske strømmer fra ett sted til et annet og deltar i forskjellige prosesser underveis. Denne mikro-strømningen foregår i mikro-kanaler – av typisk diameter 1/100-dels millimeter – hvor nye, uventede og spennende strømnings-regimer og -problematikk oppstår.
Mer informasjon om temaet på vår nettside om mikrostrømning.
 ”Lab on a chip” |
 Strømningsfelt i mikrokanal |
Numeriske strømningsberegninger
Numerisk simulering av strømningsprosesser og -fenomener har inntatt en
sentral plass i utvikling, dimensjonering, design og drift av ulike energi- og
prosessanlegg.
Det er derfor ikke uten grunn at den engelske forkortelsen CFD
("Computational Fluid Dynamics") har blitt et veletablert begrep.
CFD-aktiviteten i faggruppen omfatter både utvikling av nye numeriske løsningsalgoritmer, diskretiseringsmetoder, teknikker for å generere hensiktsmessige beregningnett, håndtering av randvilkår og selve strømnings- simuleringene og den etterfølgende postprosesseringen og resultatanalysen.
Oftest utføres middelfeltberegninger (som er i ferd med å bli
norsk industristandard) med semi-empiriske turbulensmodeller.
Turbulensmodellering er derfor en sentral ingrediens i CFD. Direkte og
large-eddy simulering benyttes til studier av turbulensfysikk.
Strømningsmekanikk
Strømning av væsker og gasser følger Newton's lover.
Avhengig av problemtype
og -kompleksitet benyttes forskjellige og mer eller mindre fullstendige
varianter av disse, fra de komplette Navier-Stokes ligningene i 3 dimensjoner
til de matematisk enklere grensesjiktligningene.
Matematisk modellering,
inkludert systematiske approksimasjoner og praktiske transformasjoner, er
sentralt innen dette aktivitetsområdet.
Metodene og teknikkene som benyttes er
av generisk natur, men problemspekteret spenner fra fundamentale modellproblemer
som gir generell innsikt til konkrete, praktiske problemer fra ulike
anvendelsesområder og bransjer.
Stikkord: flerfasestrømning, reservoir-strømning,
gasstransport, biofluidmekanikk, reologisk strømning, magnetohydrodynamikk,
gasskinetikk ved fordampning og kondensasjon.
Anvendelser av strømningsmekanikken er også omtalt under aktivitetsområde "Aero- og hydrodynamikk".
Turbulensfysikk
| De aller fleste strømningsfenomen på industriell skala er turbulente. Det er derfor meget viktig å studere hva som påvirker turbulensen slik at de modellene som brukes til å beregne turbulente strømninger blir riktigst mulig. Forskjellige geometrier vil påvirke de turbulente bevegelsene i forskjellig grad slik at transport- mekanismene for masse og varme kan være svært forskjellig for relativt like geomtrier. Over lang tid har faggruppen hatt en
forskningsaktivitet som har som mål å studere hvordan det turbulente bevegelsesmønsteret påvirkes av endringer i
grense- betingelser etc. Overflateruhet er et eksempel på en effekt som har vært studert på denne måten. |
 |