Flerfasströmning - teori, modellering och numeriska metoder
Multiphase Flow - Theory, Modelling and Numerical Methods

MVKP20F, 7,5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2021
Beslutad av: Anders Gustafsson / FUN
Datum för fastställande: 2021-02-23

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för energivetenskaper
Kurstyp: Gemensam kurs, avancerad nivå och forskarnivå
Kursen ges även på avancerad nivå med kurskod: MVKP20
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Syftet med kursen är att ge en introduktion till flerfasströmning med avseende på grundläggande teoretiska kunskaper och uppbyggnaden av flerfasmodeller och deras användbarhet. Vidare avser kursen ge kunskaper om de numeriska metoder som används för simuleringar av strömning med mer än en fas. Därutöver är avsikten att ge färdigheter i att analysera resultat från simuleringar av flerfasströmning. Dessa kunskaper ska vara tillräckliga för att förstå bakgrunden till flerfasmodeller och förmågan att välja en lämplig modell för ett givet strömningsproblem.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna definiera olika typer av flerfasströmning utifrån ett fysikaliskt perspektiv
• kunna beskriva mekanismer för fasinteraktion
• kunna förklara några för ämnet viktiga och grundläggande begrepp
• kunna beskriva hur karaktären hos en flerfasströmning reflekteras i modelleringen och valet av numerisk metod

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna analysera ett strömningsfall och föreslå en metod för numeriska simuleringar med avseende på styrande ekvationer, möjliga förenklingar och val av flerfasmodell, och även jämföra med alternative metoder
• kunna granska och utifrån givna kriterier uppskatta trovärdigheten i resultat från simuleringar av flerfasströmning

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna aktivt deltaga i diskussioner kring inom ämnet relevanta problem
• kunna i tal och skrift presentera en teknisk rapport innehållande analyser av ett flerfasströmningsfall med avseende på val av modeller occh numeriska metoder samt simuleringsresultat

Kursinnehåll

Kursen innehåller grundläggande teori för flerfasströmningar, hur dessa kan klassificeras och hur det återspeglas i modelleringen. Den teoretiska delen innehåller beskrivning olika typer av flerfasströming som förekommer i industriella applikationer, så som sprayer, partikelmoln, fria vätskeytor mm. Interaktion mellan partiklar, bubblor och droppar och vilka krafter som påverkar dessa diskuteras så väl som inflytandet av ytspänning och hydrodynamisk massa. Modelleringsdelen innehåller modeller för dispersa flöden (t.ex. lagrangesk partikelspårning) så väl som eulerska kontinuumsmodeller och interface-modeller. Fysikalisk bakgrund, tillämpbarhet och effekterna av de olika modellerna diskuteras. Den matematiska beskrivningen behandlas också, med avseende på medelvärdering av de styrande ekvationerna och härledning av de extra ekvationer som krävs. Numeriska metoder diskuteras med särskilt avseende på vad som behövs utöver metoder för enfasströmning. Datorövningar och projektarbete kommer att utföras i kommersiell CFD-programvara.

Kurslitteratur

• Tu, J., Yeoh & G.H.: Computational techniques for multiphase flows. 2019. ISBN 9780081024539.
• Yadigaroglu & Hewitt, G.: Introduction to multiphase flow basic concepts - Applications and modelling. 2018. ISBN 9783319587172.

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, övningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig tentamen, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav: FMA435 Flerdimensionell analys med vektoranalys ELLER FMA430 Flerdimensionell analys ELLER FMAB35 Flerdimensionell analys med vektoranalys ELLER FMAB30 Flerdimensionell analys. FMA420 Linjär algebra ELLER FMAB20 Linjär algebra. MMVF10 Strömningslära ELLER VVRN35 Hydromekanik ELLER VVRF10 Strömningslära ELLER KETF01 Transportprocesser ELLER MMVF01 Termodynamik och strömningslära ELLER MMVF15 Strömningslära.

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvarig: Christer Fureby <christer.fureby@energy.lth.se>
Hemsida: www.energy.lth.se