Veni-beurs voor ’De interactie tussen stromingen en omstroomde objecten simuleren in computermodellen’
Vijf veelbelovende onderzoekers van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek van de TU Delft hebben een Veni-financiering ontvangen van NWO. De financiering, van in totaal 280.000 euro per persoon, stelt de winnaars in staat om hun individuele onderzoeksconcepten de komende drie jaar verder te ontwikkelen. Vandaag stellen we Frits de Prenter aan je voor.
Onderzoek
"Het gebruik van computermodellen voor stromingen is essentieel voor een groot aantal toepassingen in technologie en wetenschap, bijvoorbeeld het ontwerpen van windturbines. De Lattice Boltzmann Method (LBM) is een veelgebruikte methode. Deze methode heeft echter een fundamentele zwakte; de manier waarop het effect van de omgeving wordt opgelegd aan de stroming, bijvoorbeeld de wrijving tussen de stroming en de bladen van de windturbine. Met het project STABILIZE ga ik een computeralgoritme ontwikkelen dat deze interactie op een andere manier oplegt. Dit verbetert de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van stromingsberekeningen."
Frits de Prenter
“De meeste onderzoeksfinanciering is bedoeld om PhD-studenten aan te stellen om het onderzoek uit te voeren. Wat een Veni-beurs speciaal maakt, is dat het me de mogelijkheid biedt om tijd vrij te maken waarin ik zelf in het project kan duiken.”
Extreem krachtige middelen
"Ik wil efficiënte simulatietechnieken ontwikkelen voor vloeistofdynamica, die uitblinken in snelheid en precisie. Ondanks de langdurige aanwezigheid van computational fluid dynamics (CFD), blijven er belangrijke beperkingen bestaan in ons vermogen om bepaalde zaken te simuleren. Sommige scenario's vereisen extreem krachtige middelen in termen van tijd en rekenkracht, waardoor simulaties onpraktisch worden voor taken zoals ontwerpoptimalisatie, het kwantificeren van onzekerheden, interpretatie van meetgegevens voor bijvoorbeeld gezondheidsmonitoring en kalibratie van regelalgoritmen."
Nieuwe methode
"De Lattice Boltzmann methode staat bekend als de meest effectieve computational fluid dynamics (CFD) benadering voor talloze toepassingen. De methode heeft echter een kwetsbaarheid in de behandeling van de interactie tussen stroming en lichaam langs de grens, het oppervlak of de interface, waar lucht rond of door de lichamen stroomt. Dit is vooral merkbaar bij oppervlakten in beweging, zoals bij het analyseren van aëro-elasticiteit waarbij elementen zoals vleugels, propellerbladen of windturbinebladen vervorming ondergaan door aërodynamische krachten. Het is ook van toepassing op ingewikkelde oppervlaktevormen, zoals het meenemen van de invloed van oppervlakte-erosie op windturbinebladen tijdens een simulatie. In dit project wil ik een geheel nieuwe methode ontwikkelen om deze interactie te berekenen. Door de beperkingen van de Lattice Boltzmann methode aan te pakken, wil ik de huidige grenzen van de mogelijkheden van computational fluid dynamics verleggen."
Duurzame samenleving
"Numerieke simulaties spelen een centrale rol op het gebied van engineering en bieden een groot aantal voordelen. Simulaties overtreffen experimenten op het gebied van snelheid en kosteneffectiviteit. Bovendien leveren ze vaak inzichten op die met experimenten alleen niet te verkrijgen zijn. Daarnaast maken simulaties productontwikkelingsprocessen beter en bevorderen ze de ontwikkeling van vernieuwende producten en technologieën die efficiënt gebruik maken van hulpbronnen. Neem de computational fluid dynamics, die erg belangrijk zijn voor het ontwerp van producten die worden gekenmerkt door eigenschappen als stilte en efficiëntie; lage weerstand voor voertuigen en hoge aërodynamische efficiëntie voor propellers. Dit streven is van vitaal belang voor de ontwikkeling van bijvoorbeeld vliegtuigen (ook elektronische), windturbines en ventilatiesystemen, op weg naar een duurzame samenleving."