Raziskovalec: Delo na Odseku za reaktorsko tehniko IJS

 

Študent (m/ž) se bo ukvarjal z simulacijami in nadgradnjo modelov konvektivnega vrenja. Pri tem bo uporabljal programe za računsko dinamiko tekočin (OpenFOAM ali Ansys Fluent). Raziskave konvektivnega vrenja so lahko tudi povsem eksperimentalne (v laboratoriju Odseka za reaktorsko tehniko) ali komplementarne (numerične simulacije in eksperiment).

Konvektivno vrenje se pogosto pojavlja kot učinkovit režim prenosa toplote v procesnih in energetskih sistemih, od klimatizacije, hlajenja močnostne elektronike, kemične procesne industrije do velikih elektroenergetskih sistemov, kot so termoelektrarne, jedrski reaktorji in sistemi fuzijskih reaktorjev.

Delo zahteva postavitev geometrijskega modela testne sekcije, pripravo numerične mreže, ter izdelavo fizikalnega modela konvektivnega vrenja v obročasti testni sekciji. Fizikalni model opiše sklopljen sistem prenosa toplote v trdnini in prenosa gibalne količine in energije v dvofaznem toku.

Dvofazni tok konvektivnega vrenja je v grobem sestavljen iz nosilnega toka kapljevine in razpršenih parnih mehurčkov, ki nastajajo na greti steni. Ob večanju dovedene toplote narašča teko število kot velikost mehurčkov, ki se lahko združujejo in povezujejo v večje nepravilne parne strukture. Matematični opis dvofaznega toka temelji na dvo-fluidnem sistemu Reynoldsovega povprečenja Navier-Stokesovih enačb (RANS), izpeljanih ločeno za kapljevito in parno fazo. Reševanje RANS enačb za kapljevino zahteva dodatno modeliranje turbulence kapljevine. Sklopitev nosilne kapljevite faze z dispergiranimi parnimi mehurčki, ki nastajajo z nukleacijskim vrenjem na steni, opisujejo zapiralne enačbe, ki jih vključimo v transportne enačbe za ohranitev mase, gibalne količine in energije. Za modeliranje vrenja bo potrebno uporabiti in nadgraditi algoritem redistribucije toplotnega toka.

Za preverjanje simulacij konvektivnega vrenja bo študent uporabil eksperimentalne rezultate vodoravno postavljene testne sekcije, ki se nahaja v laboratoriju THELMA (Thermal-Hydraulics Experimental Laboratory for Multiphase Applications) Odseka za reaktorsko tehniko IJS. Predlagano delo je zelo primerno za magistrsko nalogo, hkrati pa ponuja številne priložnosti za nove ideje in možnosti za nadaljnje raziskave na ravni doktorata.

Od kandidata pričakujemo proaktiven pristop, solidno poznavanje dinamike tekočin, zaželjeno je tudi znanje računalniškega programiranja. Zelo dobrodošli so tudi kandidati, ki so izrazito eksperimentalno naravnani, saj je možno delo zastaviti tudi povsem eksperimentalno. Redno opravljanje študijskih obveznosti in povprečna ocena študija nad 8 sta prednost.

Možen je prehod v doktorski študij in redna zaposlitev.

Delo je povezano z evropskimi projekti v okviru programa Fuzijske tehnologije, ki ga vodi dr. Boštjan Končar.

 

Za več informacij in prijavo pošljite email s pripetim kratkim življenjepisom ter motivacijskim pismom na bostjan.koncar@ijs.si. V emailu tudi jasno izrazite želeno področje raziskav.