Numerical studies on industrial flows

Julkaisun otsikon käännös: Numeerisia tutkimuksia teollisuusvirtauksista

Petteri Peltonen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

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 käännösNumeerisia tutkimuksia teollisuusvirtauksista
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Vuorinen, Ville, Vastuuprofessori
  • Kaario, Ossi, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-0520-9
Sähköinen ISBN978-952-64-0521-6
TilaJulkaistu - 2021
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • turbulenssi
  • laskennallinen virtausmekaniikka
  • kaksifaasivirtaus
  • lämmönsiirto

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Numeerisia tutkimuksia teollisuusvirtauksista'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä