Ny teknik för att simulera strömning

Tekniken är generell och användbar för strömningsproblem i dammar och dessutom för strömning i viskösa flerfassystem.

Gränsytor mellan olika material, t ex mellan luft och vatten, eller mellan flytande och fast materia är betydelsefulla ur fysikalisk synvinkel. I många tillämpningar som i miljösammanhang, i oljeindustrin och i materialvetenskap vill man veta hur dessa ytor rör sig, till exempel hur ett förorenande ämne sprider sig i grundvatten eller hur en plast stelnar i en gjutform.

Att beräkna hur exempelvis vatten sprider sig i en sandbank, hur vattenflödena rör sig i en damm eller i havet är emellertid ytters komplicerat. Man har ett tredimensionellt problem och eftersom gränsytan förflyttar sig hela tiden måsteman i varje tillfälle leta reda på den, vilket innebär omfattande beräkningar.

Man försöker på olika sätt med hjälp av datorer simulera flöden. I sitt doktorsarbete har Nahidh Hamid Sharif använt sig av den så kallade Fasta Element Nät metoden. Denna teknik är emellertid otillräcklig för att beskriva gränsytedynamiken. Sharif har därför kompletterat sin modell med en numerisk beräkningsmetod (Interface Capturing methods). Denna metod beskriver och lokaliserar rörelsen hos partiklar som ligger i gränsytan. Metoden ger utmärkt flexibilitet genom att hantera de mest kända komplikationerna.

Sharif har testat tekniken både i enkla och komplicerade strömningsproblem. Metoden har visat sig vara ett enkelt verktyg för att behandla problem med rörliga ytor och komplicerade geometrier. Detta gör den användbar i många olika industriella tillämpningar.

Avhandlingen “Computational Free-Surface Flows. Computational Techniques for Nonlinear Seepage Flow in Porous Media with Free and Moving Boundaries” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers den 27 februari.

Mer information:
Nahidh Hamid Sharif, Byggnadsmekanik, Chalmers tekniska högskola, Göteborg. Tel: 031-772 1982 eller 772 5366, e-post: nahidh@sm.chalmers.se