Tema

Virvlar och turbulens – ny avhandling utvecklar beräkningsteknik för fluider

Att förutsäga och beskriva hur en fluid (vätska eller gas) rör sig är väldigt komplicerat även om man endast studerar enkla system. Man är beroende av tidskrävande numeriska beräkningar. I en ny avhandling från Växjö universitet har fysikern Henrik Tryggeson studerat virvlar som lösning till ekvationer som styr hur en fluid rör sig. Ambitionen med avhandlingen var att med hjälp av exakta lösningar till ekvationerna (ej numeriska), beskriva virvlar i olika geometrier och deras koppling till turbulens.

Den första studien behandlar koniska virvlar som bildas ovanpå platta tak vid kraftig vind. Dessa virvlar skapar mycket låga tryck på takytorna och kan i värsta fall leda till att delar av taket lyfter. Modellen som presenteras i avhandlingen överensstämmer mycket väl med mätningar som gjorts vid KTH och förutsäger de lyftkrafter som påverkar taket.

Nästa studie behandlar virvlar i tvådimensionella flöden, till exempel strömningar i geofysik och astrofysik. Med hjälp av relativt enkla modeller av tvådimensionella virvlar har Henrik Tryggeson lyckats förutsäga tidsutvecklingen hos turbulenta system som består av en inre struktur av virvlar.

Tryggeson har också gjort modeller av tredimensionella virvlar. I tre exempel visar han på hur analytiska lösningar kan beskriva experimentella mätningar som gjorts av forskningsgrupper i Nederländerna och Frankrike. Virvlarnas geometrier i de tre exemplen är avlånga virvel-strukturer i rörflöden där strömningen går från laminärt till turbulent tillstånd, ringvirvlar (rökringar) och spiralvirvlar.

Slutligen har ett Henrik Tryggeson studerat rörelseekvationerna för en fluid mer allmänt och han presenterar ett förslag på en sluten lösning för interna strömningar. Den bygger på en omformulering av rörelseekvationerna samt att krafterna från begränsningsytorna inkluderas i lösningen. Detta förslag på lösningsprocedur skulle t ex kunna förkorta beräkningtiderna för strömningstekniska problem avsevärt.

Henrik Tryggeson är uppvuxen i Hässleholm, men bor sedan ett antal år i Växjö. Han har sedan 2001 arbetat som doktorand vid avdelningen för fysik, Växjö universitet.

Avhandlingen ”Analytical Vortex Solutions to the Navier-Stokes Equation” försvaras den 12:e juni 2007, kl. 13.15. Disputationen äger rum på Växjö universitet, sal D1136, Videum-salen. Opponent är professor Mårten Brøns från Danmarks Tekniska Universitet.

Kontaktinformation
För mer information kontakta Henrik Tryggeson, telefon: 0470-70 89 84 eller e-post: htr@msi.vxu.se.

Beställ boken från vup@vxu.se.

Virvlar och turbulens – ny avhandling utvecklar beräkningsteknik för fluider

 lästid ~ 1 min