Projektbeschreibung
Neue Forschung soll tieferen Einblick in Physik der turbulenten Strömungen überkritischer Flüssigkeiten geben
Oberhalb der kritischen Temperatur und des kritischen Drucks agieren Flüssigkeiten als hochkomprimierte Gase und vereinen dabei die Eigenschaften von Gasen und Flüssigkeiten auf faszinierende Weise. In allen Bereichen des Ingenieurwesens ist es von entscheidender Bedeutung, die reichhaltige Physik der Strömungen unter überkritischen Bedingungen (z. B. starke Schwankungen der thermodynamischen Eigenschaften oder hohe optische Dichte von Flüssigkeiten) zu verstehen. Das EU-finanzierte Projekt CRITICAL will unseren Kenntnisstand zur Physik der turbulenten Strömungen überkritischer Flüssigkeiten erweitern. Dabei möchte das Forschungsteam mehr Informationen über den Vorgang gewinnen, bei dem eine laminare Strömung Turbulenzen entwickelt, oder auch besser bestimmen können, wie komprimierbare Effekte die Wärmeübertragung in turbulenten Strömungen beeinflussen. Neue Erkenntnisse über diese Mechanismen werden einen Beitrag zu neuen Innovationen für verschiedene technische Anwendungen leisten, z. B. konzentrierte Solarkraftwerke im Versorgungsbereich und effiziente Antriebssysteme.
Ziel
From concentrated solar power plants to rocket engines, energy conversion systems are continually re-engineered to perform ever better. Often this involves fluids being pushed into the supercritical region, where highly non-ideal thermodynamic effects are at play. Yet, our fundamental understanding of flow physics at such conditions lags behind to successfully realize these exciting engineering applications. Especially, the sharp variations in thermophysical properties and the high optical density at supercritical pressures lead to significantly richer flow physics and even more intricate phenomena in turbulence. In three work packages, I will (1) elucidate laminar-turbulent transition; (2) unravel compressible effects on turbulence; and (3) unveil turbulence-radiation interactions, ranging from the critical point to conditions far into the supercritical region of a fluid. Exploiting my recent achievements, I will perform the first study of its kind, combining advanced hydrodynamic stability analysis, novel multi-physics simulation tools, and original experiments with infrared thermography to identify and characterize new flow physics in the supercritical fluid region. The results will reveal how and when flows in the non-ideal region transition to turbulence, how strong compressibility affects turbulent heat transfer, and how the higher optical density of a fluid interacts with turbulence. Uncovering these mechanisms will actively contribute to a breakthrough in a wide range of emerging technologies, from utility-scale concentrated solar power plants to more powerful and efficient propulsion systems.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencescomputer and information sciencescomputational sciencemultiphysics
- natural sciencescomputer and information sciencessoftwaresoftware applicationssimulation software
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsenergy conversion
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsrenewable energysolar energyconcentrated solar power
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
2628 CN Delft
Niederlande