Abstrakti
Väitöskirja kuuluu sovelletun fysiikan aihepiiriin, tarkemmin nestevirtauksen numeeriseen mallintamiseen teollisuussovelluksissa. Laskennallista virtausmekaniikkaa sovelletaan neljään eri virtaustilanteeseen. Jokaisen virtaustilanteen motivaatio ja tausta tulee yhteistyöstä suomalaisten teollisuusyritysten kanssa.
Julkaisussa I prekursorien skoittumista ja kantajakaasun virtausilmiöitä tutkitaan kaupallisessa atomikerroskasvatusreaktorissa. Tavoitteena on ymmärtää virtausilmiöiden suhdetta atomikerroksen kasvuun. Julkaisun I numeeriset ja kokeelliset tulokset viittaavat siihen, että virtausilmiöt ja sekoittuminen vaikuttavat atomikerroksen muodostumiseen. Kun numeerisia tuloksia verrataan mitattuun atomikerroksen paksuuteen, huomataan kuitenkin että pelkkä prekursorien konsentraatio pinnoitettavalla kappaleella ei riitä kuvaamaan atomikerrosen kasvua.
Julkaisussa II tutkitaan levy- ja puikkoripalämmönsiirtimien toimintaa putkivirtauksessa. Numeeriset tulokset osoittavat, että levylämmönsiirtimen kohdalla analyyttinen korrelaatio Nusseltin luvulle pätee hyvin sisimmille rivoille. Puikkoripalämmönsiirtimelle ripakohtainen Nusselt-luku sen sijaan vaihtelee merkittävästi.
Julkaisussa III implementoidaan sekä käytetään haamufluidimenetelmää (ghost fluid method) kaksifaasivirtausyhtälöiden ratkaisuun. Tavoitteena on testata menetelmän toimivuutta meriteollisuudelle merkittävissä testisovelluksissa sekä verrata tuloksia OpenFOAM-kirjaston standardi kaksifaasivirtausratkaisijan antamiin tuloksiin. Julkaisussa huomataan, että GFM tarjoaa hieman parempia tuloksia kuin OpenFOAM-kirjaston perusratkaisumenetelmä. Tuloksissa ei kuitenkaan havaita selvää eroa menetelmien välillä.
GFM-menetelmä sovelletaan Julkaisussa IV vapaan pinnan porrasvirtaukselle (free surface backward facing step). Julkaisussa tutkitaan erityisesti Reynolds-luvun vaikutusta syntyvään aaltomuotoon. Reynolds-luvun vaikutuksen huomataan olevan merkittävä ja tulos tarkoittaa, että malliskaalassa suoritetut mittaukset tai simuloinnit voivat poiketa täysmittakaavan vastaavista tuloksista.
Julkaisun otsikon käännös | Numeerisia tutkimuksia teollisuusvirtauksista |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-0520-9 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-0521-6 |
Tila | Julkaistu - 2021 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- turbulenssi
- laskennallinen virtausmekaniikka
- kaksifaasivirtaus
- lämmönsiirto