Descripción del proyecto
Una investigación nueva para mostrar la física del flujo turbulento de fluidos supercríticos
Cuando superan su temperatura y presión críticas, los fluidos se comportan como gases muy comprimidos que combinan propiedades de gases y líquidos de una forma muy curiosa. Conocer cómo los comportamientos de la física de flujos en condiciones supercríticas (por ejemplo, ante modificaciones intensas de las propiedades termodinámicas o densidades ópticas elevadas de fluidos) tiene una importancia crucial para todos los campos de la ingeniería. El proyecto financiado con fondos europeos CRITICAL se propone ampliar el conocimiento que se posee sobre la física de flujo turbulento en fluidos supercríticos. Sus investigadores recabarán más información sobre la conversión de un flujo laminar a turbulento, o sobre la mejor forma de identificar cómo los efectos de compresión influyen en la transferencia de calor en los flujos turbulentos. Desentrañar estos mecanismos contribuirá al desarrollo de distintas aplicaciones de ingeniería como grandes centrales de energía solar concentrada y sistemas de propulsión eficaces.
Objetivo
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.
Ámbito científico
- 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
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
2628 CN Delft
Países Bajos