Startside Studier Student i Trondheim Etter- og videreutdanning Forskning Næringsliv og nyskaping Om NTNU Aktuelt
Faggruppe
Strømningsteknikk   «

Faggruppe for strømningsteknikk

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.

Dette gjøres delvis ved detaljerte eksperiment eller ved direkte løsninger av bevegelse- sligningene (DNS).
På denne måten kan endringer helt ned på mikoskala kartlegges.

Overflateruhet er et eksempel på en effekt som har vært studert på denne måten.

Stikkord: Doktorgrad | PhD

Redaktør: Leder for enheten, Kontakt: ept@ivt.ntnu.no