Tiedotusvälineille
VÄITÖS: Tutkimuksessa kehitettiin uusia menetelmiä neste-kiintoaineseosten numeeriseen mallinnukseen
Väittelijä: M.Sc. Arezou Jafari
Yhteystiedot: Arezou Jafari, sähköp. ajafari@lut.fi
Väitöstilaisuuden aika ja paikka: Perjantai 19.12.2008 klo 12, sali 1382
Lappeenrannan teknillinen yliopisto, Skinnarilankatu 34
Väitöskirjan aihe: CFD simulation of complex phenomena containing suspensions and flow through porous media
(Neste-kiintoainesuspensioiden ja huokoisen materiaalin mallinnus numeerisen virtauslaskennan avulla)
Tutkimuksessa kehitettiin menetelmiä erilaisten neste-kiintoaineseosten numeeriseen mallintamiseen. Kehitetyillä menetelmillä on arvonsa tieteellisen tutkimuksen ja fysikaalisten ilmiöiden kuvaamisen kannalta sekä myös työkaluina käytännön teollisuussovelluksien mallintamisessa.
Työssä esitetyillä menetelmillä voidaan tarkastella hyvin erilaisia teknisiä ongelmia ja luonnontieteellisiä ilmiöitä. Väitöstyössä esiteltyjä neste-kiintoainevirtausten numeerisen mallinnuksen esimerkkitapauksia ovat muun muassa veren virtaus hiussuonistossa, paperiteollisuuden puukuitu-vesiseosten virtaus, sekä kaivosteollisuuden uuttoprosessien nestevirtaukset maa-ainekerroksen lävitse.
Väitöskirja kuuluu lämpö- ja virtaustekniikan, erityisesti numeerisen virtauslaskennan alaan ja se on tehty yliopiston teknillisen tiedekunnan energia- ja ympäristötekniikan osastolle. Väitöskirja on julkaistu yliopiston Acta Universitatis Lappeenrantaensis –tutkimussarjassa, numero 333.
Vastaväittäjä: Professori Zuoliang Sha (Tianjin University of Science and Technology, Kiina)
Väitöstilaisuuden valvoja: Professori Pertti Sarkomaa (Lappeenrannan teknillinen yliopisto)
Ohessa on väittelijän antama tiivistelmä väitöskirjatutkimuksesta sekä häntä koskevat muut tiedot. Väitöstiedote löytyy myös osoitteesta http://www.lut.fi uutiset.
Väitöskirjan ”CFD simulation of complex phenomena containing suspensions and flow through porous media” tiivistelmä
Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää menetelmiä erilaisten neste-kiintoaineseosten numeeriseen mallintamiseen. Tarkasteltavia tapauksia olivat veren virtaus, magneettiset nesteet, kuitususpensiot, sekä virtaus huokoisen materiaalin lävitse. Kehitetyillä menetelmillä on arvonsa tieteellisen tutkimuksen ja fysikaalisten ilmiöiden kuvaamisen kannalta sekä myös työkaluina käytännön teollisuussovelluksien mallintamisessa. Oikein käytettynä numeerisilla menetelmillä voidaan saavuttaa suunnittelutyössä huomattavia taloudellisia säästöjä. Tietokoneiden kykyyn ratkaista monimutkaisia teknisiä ongelmia luotetaan yhä enemmän. Tietokoneiden kasvanut laskentateho yhdessä kehittyneiden laskenta-algoritmien kanssa mahdollistaa entistä monimutkaisempien ilmiöiden todellisen mittakaavan mallintamisen.
Veren virtauksen simulointiin käytetty VOF (Volume of Fluid) - menetelmään perustuva laskentamalli osoittautui käyttökelpoiseksi kuvattaessa punasolujen virtausta ja muodonmuutoksia niiden kulkiessa hiussuoniston lävitse. Malli pystyi toistamaan kokeellisesti havaitun punasolujen muodonmuutoksen niiden liikkuessa. Johtopäätöksenä työssä esitetään toimiva menetelmä sekä siihen liittyvät matemaattiset ja numeeriset mallit veren virtauksen simulointiin hiussuonten haarautumissa.
Magneettisilla nesteillä voidaan oleellisesti parantaa lämmönsiirtoa ulkoisen magneettikentän avulla. Magneettisten suspensioiden simuloinneilla tarkasteltiin magneettikentän suuruuden ja suunnan vaikutusta ferromagneettisten partikkelien kulkeutumiseen sekä magneettisen suspension lämmönsiirtokykyyn. Tutkimuksessa pystyttiin toistamaan kokeellisesti havaittu lämmönsiirron heikkeneminen tai tehostuminen riippuen magneettikentän suunnasta suhteessa lämmönsiirtymissuuntaan.
Kuitususpensioiden mallinnuksessa luotiin kuituflokkien hajoamisen fysiikkaa selventävä malli, jota voidaan mahdollisesti tulevaisuudessa laajentaa kuvaamaan todellisen mittakaavan kuitu-vesiseosten käyttäytymistä esimerkiksi paperiteollisuudessa.
Kaivosteollisuuden kasauuttomenetelmiä käytettiin sovelluskohteena työssä kehitetylle huokoisten materiaalien numeeriselle mallille. Väitöstyössä tarkasteltiin painehäviötä materiaalin huokoisuuden ja nesteen välitilanopeuden funktiona nesteen virratessa huokoisen materiaalikerroksen lävitse. Lisäksi mallilla tarkasteltiin aineen leviämistä maaperässä dispersion avulla. Väitöstutkimuksessa kehitetyn mallin antamat tulokset vastasivat hyvin kokeellisesti havaittuja sekä painehäviön että sylinterimäisessä tilavuudessa laskettujen dispersiokerrointen osalta.
Väittelijän henkilö-, koulutus- ja uratiedot
• 28-vuotias
Koulutus
• 2004 M.Sc. in Chemical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
• 2002 B.Sc. in Chemical Engineering, Esfahan University of Technology, Esfahan, Iran
• 1998 Diploma in Mathematics and Physics: Saforal High School, Esfahan, Iran
Työsuhteet
• 2005-2008 Tutkijakoulutettava, energia- ja ympäristötekniikan osasto, Lappeenrannan teknillinen yliopisto
Apurahat
• Suomen Akatemia
• Lappeenrannan teknillisen yliopiston tukisäätiö
Väitöskirjojen myynti:
Lappeenrannan teknillinen yliopisto
Aalef-kirjakauppa
Puh. (05) 621 2030
kirjakauppa@aalef.fi
Verkkomyynti
Granum-verkkokauppa
http://granum.uta.fi