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

MVKP20, 7.5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: 2024/25
Fakultet: Lunds tekniska högskola
Beslutad av: Programledning M
Beslutsdatum: 2024-04-09
Ikraftträdande: 2024-05-08

Allmänna uppgifter

Fördjupning: Avancerad nivå, kurs/er som inte kan klassificeras
Valfri för: F5, M4, MHET2
Undervisningsspråk: Kursen ges på engelska

Syfte

Syftet med kursen är att ge en introduktion till flerfasströmning med avseende på grundläggende 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 väälja en lämplig modell för ett givet strömningsproblem.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

• 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 studenten

• 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 studenten

• 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 berskrivning olika typer av flerfasströning som förekommer i industriella applikationer, så som sprayer, partiklelmoln, fria vätskeytor mm. Interaktion mellan partiklar, bubblor och droppar och vilka krafter som å verkar 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 behanhlas också, med avseened 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. Datorönvingar och projektarbete kommer att utföras i kommersiell CFD-programvara.

Kursens examination

Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5) - (Underkänd, Tre, Fyra, Fem)
Prestationsbedömning: Examinationen sker både enskilt och baserat på arbete i grupp. De obligatoriska inlämningsuppgifterna och laborationerna redovisas skriftligt enskilt. Projektuppgiften redovisas i grupp både skriftligt i form av en rapport och muntligt vid ett seminarium, där alla gruppmedlemmar skall deltaga aktivt. I examinationen ingår även ett teoriprov. För att bli godkänd krävs att alla obligatoriska moment, dvs. inlämningsuppgifter, laborationsrapporter, projektarbete och teoriprov, är godkända. Betyget baseras på teoriprov och projektrapport.

Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.

Moduler
Kod: 0121. Benämning: Flerfasströmning - teori, modellering och numeriska metoder.
Antal högskolepoäng: 7.5. Betygsskala: TH - (U, 3, 4, 5).

Antagningsuppgifter

Förkunskapskrav:

• (FMA430 Flerdimensionell analys eller FMA435 Flerdimensionell analys med vektoranalys eller FMAB30 Flerdimensionell analys eller FMAB35 Flerdimensionell analys med vektoranalys)
    och
  (FMA420 Linjär algebra eller FMAB20 Linjär algebra)
    och
  (KETF01 Transportprocesser eller MMVF01 Termodynamik och strömningslära eller MMVF10 Strömningslära eller MMVF15 Strömningslära eller MMVN10 Strömningslära eller VVRF10 Strömningslära eller VVRN35 Hydromekanik)

Kurslitteratur

• Tu, J., Yeoh, G.H: Computational techniques for multiphase flows. Butterworth-Heinemann, 2019, ISBN: 9780081024539.
• Yadigaroglu, G. Hewitt, G.F. (eds): Introduction to multiphase flow basic concepts - Applications and modelling. Springer, 2018, ISBN: 9783319587172.

Kontaktinfo

Kursansvarig: Christer Fureby, christer.fureby@energy.lth.se
Kursansvarig: Johan Revstedt, johan.revstedt@energy.lth.se
Examinator: Christer Fureby, christer.fureby@energy.lth.se
Hemsida: https://www.energy.lth.se/utbildning/

Övrig information