Promotie
Turbulent
8 januari 2001 | 16.00 uur
Hr. G. Brethouwer | scheikundig ingenieur
Promotor | Prof.dr.ir. F.T.M. Nieuwstadt (fac. OCP)
Mixing of passive and reactive scalars in turbulent flows
Wanneer we melk in onze koffie schenken duurt het erg lang voordat de melk volledig verspreid is in de koffie. De verspreiding van de melk kunnen we op een eenvoudige manier versnellen door wervelingen in de koffie op te wekken door met een lepel in onze koffie te roeren. Dat wervelingen in een vloeistof of gas de verspreiding van een stof drastisch versnellen is een reeds lang bekend verschijnsel. Stromingen waarin zulke wervelingen voorkomen noemen we in vaktermen turbulente stromingen. Kenmerkend voor de wervelingen is dat ze een onregelmatig en chaotisch karakter hebben. De verspreiding of menging van stoffen in turbulente stromingen van gassen en vloeistoffen is een fenomeen dat voorkomt in vele industriële processen. Het komt ook vaak in de natuur en onze leefomgeving voor. Een sprekend, zij het wat milieuonvriendelijk, voorbeeld is de uitstoot van verontreiniging door een schoorsteen in de atmosfeer.
Dit verschijnsel van menging van een stof in een turbulente stroming heeft Brethouwer door middel van numeriek simulaties op een computer nagebootst. Hij kan dit proces zeer realistisch simuleren dankzij de nauwkeurige moderne numerieke technieken en krachtige computers. De resultaten van de simulaties zijn gebruikt om praktisch toepasbare modellen te toetsen. Dit zijn modellen die worden gebruikt bij de ontwikkeling van processen voor de industrie en voor de voorspelling van de verspreiding van stoffen in de atmosfeer en rivieren, zeeën, meren. De noodzaak van deze toetsing van de modellen bleek wel uit het feit dat de modellen regelmatig de resultaten van de simulaties niet goed konden reproduceren. De resultaten van de simulaties kunnen we gebruiken om dezemodellen te verbeteren en verder te verfijnen. Daarnaast heeft de Delftse promovendus onder meer gekeken naar de menging van twee verschillende stoffen die vervolgens met elkaar reageren. Brethouwer heeft gezien dat de reactie niet in de gehele stroming plaatsvindt maar zeer gelokaliseerd is. Daarbij is duidelijk waar te nemen dat de reactiesnelheid beïnvloed wordt door turbulentie in de stroming.
Afkortingen
OCP Faculteit Ontwerp, Constructie en Productie