Intreerede prof.dr.ir. C. Poelma (3mE): stromingsleer

16 februari 2018 15:00 - Locatie: Aula, TU Delft - Door: webredactie

Op vrijdag 16 februari 2018 houdt Christian Poelma, hoogleraar Multiphase Systems bij de afdeling Process & Energy, zijn intreerede ‘Ondoorzichtige Stromingen Doorzien’. De rede vindt plaats in de Aula van de TU Delft vanaf 15.00 uur.

Christian Poelma is expert op het gebied van de interactie tussen stromingen en deeltjes of druppeltjes en staat bekend om zijn geavanceerde meettechnieken om deze stromingen in kaart te brengen. Met de data die hieruit volgt zijn modellen te formuleren die duurzame oplossingen leveren voor uitdagingen in de natuur en de industrie. Het onderzoek van Poelma omvat (toegepaste) meerfasenstromingen, stroming in het cardiovasculaire systeem en meettechnieken. 

Ondoorzichtige Stromingen Doorzien
Stromingen zien we overal om ons heen. Zowel in de natuur als in de industrie zijn hierbij vaak meerdere fasen betrokken (gas, vloeibaar en/of vast). Dit kan bijvoorbeeld een golf op een wateroppervlakte zijn, maar vaak is er een continue fase met hierin kleine druppels, belletjes of vaste deeltjes. Voorbeelden van deze zogenaamde gedispergeerde meerfasenstromingen zijn zanddeeltjes in rivieren, kleine oliedruppels in verontreinigd water, katalysator deeltjes in chemische reactoren, en rode bloedcellen in bloed. Het kunnen voorspellen van dit soort stromingen is belangrijk voor efficiëntere en duurzamere productieprocessen, zoals het verwerken van grondstoffen, produceren van voedsel of opwekken van energie.

Hoewel we de exacte vergelijkingen kennen die deze stromingen beschrijven, kunnen we ze analytisch niet oplossen. Computersimulaties zijn mogelijk, maar vragen enorme rekenkracht, zelfs voor relatief simpele problemen. Voor toegepaste vraagstukken is voorspelling op basis van vereenvoudigde modellen dus de enige optie. Deze modellen zijn echter slecht onderbouwd, met name door een gebrek aan goede experimentele data: dit soort stromingen laat zich lastig karakteriseren, omdat ze zelfs al bij relatieve lage belading ondoorzichtig zijn en de gangbare optische meetmethoden (op basis van lasers en camera’s) dus niet werken.

Door gebruik te maken van niet-optische beeldvormende technieken, veelal geleend uit de medische hoek, kunnen we echter wel in deze ondoorzichtige stromingen kijken. Met behulp van bijvoorbeeld ultrasoon geluid, kernspinresonantie en Röntgenfotografie kunnen we snelheden en concentraties meten — we kunnen de ondoorzichtige stromingen doorzien.

Door het bestuderen van bepaalde basisstromingen (zoals laminaire en turbulente buisstroming) kunnen we stap-voor-stap de fysische basisprincipes ontrafelen. Het belangrijkste doel hierbij is het kunnen voorspellen van het gemiddelde effect van de talloze deeltjes of druppels, in plaats van hun individuele bijdragen. Met deze aanpak kunnen we efficiënte, maar accurate modellen formuleren. Nadat deze gevalideerd zijn, kunnen we hiermee de talrijke vraagstukken op het gebied van meerfasenstromingen in de maatschappij aanpakken.