Teollisten ja ympäristövirtausten laskennalliset menetelmät -tutkimusryhmä toimii LUT-yliopiston Laskennallisen tekniikan osaston Sovelletun matematiikan tutkimusyksikössä. Kehitämme edistyneitä laskennallisia menetelmiä monimutkaisten teknisten järjestelmien ymmärtämiseen, ennustamiseen ja optimointiin yhdistämällä täsmällisen matemaattisen mallinnuksen tehokkaaseen tieteelliseen laskentaan.
Tutkimuksemme perustuu massan, liikemäärän, energian ja ainekomponenttien siirtymisen säilymislakeihin, jotka muotoillaan osittaisdifferentiaaliyhtälöiden (PDE) järjestelminä. Näitä yhtälöitä ratkaistaan uusinta tasoa edustavilla numeerisilla menetelmillä. Erityisosaamistamme ovat elementtimenetelmät (FEM) laskennallisessa virtausdynamiikassa (CFD). Yhdistämme fysiikkapohjaisen mallinnuksen optimointiin, suurteholaskentaan (HPC), koneoppimiseen ja monifysiikkasimulointeihin ratkaistaksemme vaativia teollisia ja ympäristöön liittyviä ongelmia.
CIEF-ryhmän kasvava tutkimussuunta on rakeisten ja hiukkasmaisista aineista koostuvien järjestelmien laskennallinen mallinnus. Siinä yhdistetään diskreettielementtimenetelmiä (DEM) ja CFD:tä hiukkasten ja fluidin vuorovaikutusten, jauheprosessien, sekoittumisen ja lajittumisen, hiukkaskuljetuksen sekä lääketeollisuuden valmistusprosessien tutkimiseksi. Yhdistämällä kokeet, numeeriset simuloinnit ja dataohjatun mallinnuksen kehitämme ennustavia työkaluja seuraavan sukupolven teollisia prosesseja varten.
Tutkimusalueet
Tutkimuksemme kattaa laajan joukon laskennallisen tekniikan aiheita, kuten:
● Laskennallinen virtausdynamiikka (CFD)
● Elementtimenetelmät (FEM)
● Diskreettielementtimenetelmät (DEM)
● Yhdistetyt CFD–DEM-simuloinnit
● Lämmön- ja aineensiirto
● Koneoppiminen laskennallisessa tekniikassa
Näitä menetelmiä sovelletaan monenlaisiin teknisiin haasteisiin, kuten lääketeollisuuden prosesseihin, kemian- ja energiajärjestelmiin, aineiden kulkeutumiseen ympäristössä, tuulitekniikkaan, järvien ja jokien hydrodynamiikkaan, kaupunki-ilman laatuun ja kestävään valmistukseen.
Koulutus ja yhteistyö
CIEF vastaa maisteri- ja tohtoritason kursseista Osittaisdifferentiaaliyhtälöt ja niiden sovellukset (BM20A4703) sekä Laskennallinen virtausdynamiikka ympäristövirtauksissa (BM20A5104). Ryhmä tekee aktiivisesti yhteistyötä teollisuuden ja tutkimuskumppaneiden kanssa ja toivottaa tervetulleiksi yhteiset tutkimushankkeet, maisterin- ja väitöskirjatyöt sekä sovelluslähtöiset laskennallisen tekniikan haasteet.
Johtaminen
CIEF-tutkimusryhmän on perustanut ja sitä johtaa professori Jari Hämäläinen, joka toimi LUT-yliopiston tutkimuksesta ja innovaatioista vastaavana vararehtorina vuosina 2014–2024. Kansainvälisesti tunnustettuun laskennallisen matematiikan ja CFD:n asiantuntemukseen tukeutuva ryhmä kokoaa yhteen Lahden ja Lappeenrannan kampusten tutkijoita, joiden toisiaan täydentävä osaaminen kattaa CFD:n, FEM:n, DEM:n, tieteellisen laskennan, tekoälyn ja laskennallisen tekniikan. Tavoitteena on kehittää innovatiivisia laskennallisia ratkaisuja teollisuuden ja yhteiskunnan tarpeisiin. Lisäksi ryhmään kuuluu ulkopuolisia asiantuntijoita Ilmatieteen laitokselta (FMI) ja Turun ammattikorkeakoulusta (TuAMK), jotka toimivat LUTin dosentteina.
Tutkimusryhmän vetäjä
Jari Hämäläinen
Julkaisut
Liittyvät projektit
UNESCO Chair on Digital Learning Platforms — LUT University (2025–present)
Tutkimusryhmän jäsenet
Praveen Dubey
