Zaključno poročilo

Dvofazni oz. večfazni tok predstavlja področje, ki se jasno loči od enofazne mehanike fluidov in prenosa toplote. Princip ohranitvenih (transportnih) enačb je sicer enak, vendar dvo- ali več-fazni tok s prisotnostjo sklopljenih fluidov, ki vplivajo drug na drugega preko nespecificirane geometrije stične površine, zahteva popolnoma novo znanstveno metodologijo razumevanja, kot tudi drugačne inženirske naprave za praktično uporabo. Najpreprostejaša manifestacija tega fenomena v ceveh je poznana pod pojmom "tokovni režimi", ki se prilagajajo zunanjim spremembam. Celo takšni preprosti tokovni primeri kažejo večfazne tokove kot vrsto nelinearnih prilagodljivih sistemov, ki so imenovani kot ogromno novo področje znanosti 21 stoletja (Science, 1999). Izjemno pogosta prisotnost večfaznih tokov v znanosti, tehnologiji in okoljskih vedah skupaj s kompleksnimi karakteristikami je privedla do predloga raziskovalne srenje h klasifikaciji večfaznih tokov kot samostojno znanstveno disciplino (IMuST 2002, Research Proposal to DOE NERI and US NRC). Laboratorij za dinamiko fluidov in termodinamiko (LFDT) je v okviru programa odigral v preteklih štirih letih dovolj dokumentirano vlogo ne samo sledenja ampak tudi razvoja znanstvenega področja večfaznih sistemov. Udežba je razvidna iz sodelovanja pri izgradnji mrež v ZDA v okviru IMuST (Institute of Multifluid Science and Technology), v ICeM (International Information Center for Multiphase Flow) na Japonskem in v EMSI (European Multiphase Systems Institute) v EU. Po Web of Sci beleži skupina v tem času okoli 200 citatov (brez avtocitatov). Programska skupina je sodelovala oz sodeluje v šestih EU projektih: PREVERO iz 5. okvirnega programa RTD, HMTMIC v programu RTN, COST in ULTRAWAT, wlDelft, Surgenet in v 3 bilateralnih projektih med Slovenijo in Nemčijo, Francijo ter ZDA. Glavne dosežke lahko strnemo v dve področji: 1.1Strukture faznega stika in evolucijske lastnosti mehurčkastega toka 1.2Kompleksni dvofazni sitemi Raziskovanje se je odvijalo v povezavi s kaskadnim modeliranjem, ki ga je v svet uvedel nosilec tega raziskovalnega programa. 3D CFD koda, zapisana za Nplus2 področja, je bila testirana v sodelovanju s Kobe Univerzo na Japonskem za različne tokovne probleme. Pri tem je bila uporabljena funkcija sledenja stične površine za numerično reševanje problema proste stične površine in več-fluidni model za popis različnih mehurčastih struktur (skupin). Hibridni model je pokazal praktično vrednost pri aplikacijah v kemijskem inženirstvu. Vzporedno z Nplus2 modeliranjem je bila v skupini razvita druga generacija računalniške kode sledenja mehurčka, ki na vmesni (mezo-) skali omogoča napoved prehoda iz mehurčkaste v čepasto strukturo. Pri tem je bila svetu prvič predstavljena sinteza parametrov, ki se pojavijo na mezo skali in imajo mrežni karakter delovanja. Poleg numeričnega dela so se intenzivno nadaljevale tudi eksperimentalne študije karakteristik mehurčkastega toka na večih skalah hkrati. (2) Razvoj formulacij in modelov transportnih pojavov trdno-kapljevinskih sistemov: V okviru tega programa je bila v letu 2000 predstavljena prva posplošena formulacija za računanje transportnih pojavov z metodo robnih elementov z dvojno recipročnostjo. Pri nadaljnem delu se je težišče raziskav preneslo na brezmrežno metodo, kjer odpade tudi poligonizacija roba.