Detlef Lohse
"We leven momenteel in de Gouden Eeuw van Fluid Dynamics.”
Het is bijna onmogelijk om de relevantie van vloeistofdynamica voor de mensheid te overschatten. Wij zijn zelf systemen die ver van een evenwicht verwijderd zijn. Dit betekent dat alles stroomt - panta rhei. Maar hetzelfde geldt voor de oceaan, de atmosfeer, industriële installaties in de chemische of voedingsmiddelenindustrie, energiecentrales voor de energievoorziening, transportmiddelen zoals vliegtuigen, auto's, schepen of pijpleidingen, of, op kleine schaal, bacteriën of microfluïdische apparaten en processen voor medische diagnostiek en de farmaceutische industrie. Al deze systemen zijn verre van in evenwicht, wat stroming impliceert, of het nu gaat om de bloedcirculatie in je lichaam en door je hart, of de stroming in de oceaan of in de atmosfeer die het klimaat bepaalt en beïnvloedt. Vloeistofdynamica is ook essentieel voor energieproductie, zoals bij verbranding of in de waterstofeconomie of voor CO2-opslag, of voor additieve fabricage, wat ook relevant is in de gezondheidssector voor het printen van kunstweefsel of organen. Dit zijn allemaal enorme uitdagingen voor de mensheid, waaraan de vloeistofdynamica in grote mate bijdraagt en ook in de toekomst zal moeten bijdragen.
Vandaag de dag is stromingsdynamica op zijn best multidisciplinair, ergens tussen natuurkunde, geofysica, werktuigbouwkunde en scheikunde, toegepaste wiskunde en data- en computerwetenschap in, en variërend van de nanometerschaal tot astrofysische lengteschalen. Wat ik vooral leuk vind aan vloeistofdynamica is dat experimenten, theorie en numerieke simulaties hand in hand gaan, en vaak is het alleen door deze methoden te combineren mogelijk om een probleem op te lossen.
We leven momenteel in de gouden eeuw van de stromingsleer: De redenen hiervoor zijn: (i) de wet van Moore wordt nog steeds gevolgd voor rekenkracht, zodat simulaties waarvan we tien jaar geleden nog niet durfden te dromen nu mogelijk zijn, en (ii) een vergelijkbare revolutie (om dezelfde reden) in digitale hogesnelheidsbeeldvorming, dankzij welke we nu routinematig de milliseconde tijdschaal en zelfs kleinere schalen kunnen oplossen, waardoor nieuwe fysica op deze schalen wordt onthuld, die tot nu toe ontoegankelijk was, en een enorme hoeveelheid gegevens over de stroming wordt geproduceerd. Bovendien wordt andere geavanceerde apparatuur zoals confocale microscopie, digitale holografische microscopie en atomaire krachtmicroscopie steeds meer gebruikt in de stromingsdynamica. Als we al deze vorderingen bij elkaar nemen, wordt de kloof tussen wat gemeten kan worden en wat ab initio gesimuleerd kan worden kleiner dan we aan het eind van de vorige eeuw hadden verwacht.
Andere kloven worden ook gedicht. Vloeistofdynamica slaat een brug naar verschillende aangrenzende disciplines, zoals chemie, en in het bijzonder colloïdaal onderzoek, katalyse, elektrolyse, geneeskunde, biologie, computer- en datawetenschap, en vele andere. Hier kunnen de technieken, benaderingen en tradities uit de stromingsleer veel hulp bieden bij het oplossen van openstaande problemen. Omgekeerd kunnen deze gebieden prachtige vragen stellen aan de stromingsleer. De academische vloeistofdynamica slaat ook een brug, niet alleen naar traditionele toepassingen op grote schaal, zoals in de chemische technologie, de voedingsindustrie of de geofysica, maar ook naar verschillende nieuwe hightechtoepassingen, zoals inkjetprinten, immersie- en XUV-lithografie, chemische diagnostiek en lab-on-a-chip microfluïdica.
Meer informatie: d.lohse@utwente.nl
Detlef Lohse
Professor Stromingsleer, Universiteit Twente