To je vabljeno predavanje ob izteku mojega predsedovanja skupini evropsko-japonskih srečanj na področju dvofaznih tokov. Ob tej posebni priložnosti želim pregledati nekatere ključne točke v obdobju mojega štiridesetletnega raziskovanja, ki so ustvarile zelo močne vezi z japonskimi s prijatelji. Skupni rezultati raziskovanja so se izkazali za ključnega pomena na področju dvofaznega toka. Razvoj osnovnih koceptualnih pogledov, ki so se odprli v tem času v zvezi s tranzientnimi značilnostmi turbulentnega mehurčkastega toka v navpičnem vodu je obravnavan oziraje se na prve članke arhivskih kvalitet v zvezi s profili deleža plinaste faze v mehurčkastem toku (Serizawa et al, 197), silo prečnega dinamičnega vzgona mehurčka (Žun 1980) in prenosom gibalne količine in toplote v mehurčkastem toku (Sato et al. leta 1981). Kasneje sta Serizawa in Kataoka (1994) predpostavila, da bi interakcija brazdenja mehurčka s strižnim poljem v kapljevini lahko bila razlog za opazovano prečno segregacijo deformiranih mehurčkov v nasprotni smeri kot je delovanje klasične sile prečnega vzgona. Tomiyama A. je s sodelavci (Sou, A., Žun, I., Kanami, N., Sakaguchi, T) v l. 1995 potrdil to domnevo s pomočjo numerična simulacije in povezal spremembo smeri migracije s prisotnostjo dvojne brazde deformiranega mehurčka. Vlek mehurčka je vsled brazdenja posledica signifikantne interakcije mehurčkove površine z obdajajočo kapljevino in je odvisen od velikosti samega mehurčka (Tomiyama A. in soavtorji Tamai, H., Zun, I. , and Hosokawa, S., 2002a) Za izhodišče so izbrana nekatera v svetu nerešena vprašanja v zvezi z začetnimi pogoji mehurčastega toka Tomiyama et al. (2002b). Dodatne težave pri izboru začetnih in robnih pogojev predstavljajo reševanja zapletenih večnivojskih pojavov. Kompleksni mehurčkast tok je namreč sestavljen iz pojavov na različnih skalah. Vse simultane interakcije je skoraj nemogoče upoštevati istočasno (Žun 2002-COBISS.SI-ID 5066779). V nasprotju z dokumenti, ki trdijo, da izhajajo iz dinamičnega stališča dvo-tekočinskih modelov, smatramo, da le ti v večini primerov uporabljajo inverzne dinamične metode, ki samodejno določijo vpliv sil, potrebnih za izpolnitev zastavljenega cilja. V skrajnih primerih to lahko privede do empirične vgradnje konstitucijskih relacij, ki nas odmaknejo od realistične fizike na večih skalah. Učinkovitost delovanja paralelnega računanja na HPC računalnikih z visokimi performancami in ustrezne numerične metode nam v zadnjem času nudijo dobre možnosti uresničevanja podrobnih numeričnih simulacij dvofaznega toka. Med slednje sodi numerična shema sledenja faznega stika implementirana z neuniformno nadgradnjo finejše mreže od osnovne skale celice, kar znatno prispeva k boljšemu razumevanje obnašanja posamičnega mehurčka (Hayashi in Tomiyama 2007, Žun et al. 2012-COBISS.SI-ID 12220187). Pred kratkim je bil dosežen napredek pri trganju stičnih površin pri separaciji plinaste faze v mini kolektorju z zaporedjem T-odcepov, ki nas vodi k napovedi začetnih pogojev izhajajoč iz predpisanega mešanja kontinuirnih pretokov plinske in kapljevite faze (Gregorc in Žun 2013- COBISS.SI-ID 13081371). Zadnji primer, ki smo ga v tem času razvili, je bil ključen za prenos v prakso (Rek, Gregorc in Žun 2015- COBISS.SI-ID 14002971). Na koncu predstavitve so podani rezultati numerične napovedi razpada plinskega curka v prečnem toku kapljevine, pridobljeni na visokozmogljivem HPC sistemu PRELOG in validirani na novi eksperimentalni postaji, ki smo jo zgradili v ta namen v letu 2015 (Gregorc in Žun 2015-COBISS.SI-ID 13913115). Rezultati so potrdili ustreznost pristopa na večih skalah s sklopljenjem LES (Large Eddy Simulation) in VOF (Volume of Fluid) numeričnih shem. Predstavljenih je vseh deset eksperimentalnih postaj, razvitih v štiridesetletnem delovanju Laboratorija za dinamiko fluidov in termodinamiko (LFDT). Skupni imenovalec je bil modeliranje mehurčastega toka z vidika začetnih pogojev, ki so ključni v kemijskem inženirstvu. Obrav
B.01 Organizator znanstvenega srečanja
COBISS.SI-ID: 14351387Evropska skupina za raziskovanje dvofaznih tokov (ETPFG) je bila ustanovljena 1963 leta na Kraljevem inštitutu za tehnologijo v Stockholmu. Ustanovitelj je bil profesor Becker, predstojnik Katedre za jedrske reaktorske tehnologije. V nadaljnjem tehnološkem razvoju je prisotnost gibanja sklopljenega fluida in interakcije skozi nespecificirano geometrijo stične površine v celoti zahtevalo novo znanstveno metodologijo razumevanja vse od širokega spektra inženirskih znanosti do medicine, tako da je pomen teh raziskav dosegel neslutene možnosti “novega področja znanosti 21. stoletja”(Science, 1999). V letu 1998 je prof. Žun s prvim skupnim srečanjem v Portorožu povezal ETPFG z “Japanese Society for Multiphase Flow”, kar je pospešilo razvoj znanstvene discipline o večfaznih tokovih v evropskem prostoru in med drugim prispevalo tudi k podpisu memoranduma: “Memorandum of Understanding on Scientific Cooperation between The Japan Society for the Promotion of Science and The Ministry of Science and Technology of The Republic of Slovenia”. Skupna srečanja se od takrat uspešno vrstijo na japonskih in evropskih tleh vsako tretje leto. Glavni cilji srečanja so najsodobnejša poročila o raziskovalnih dosežkih, sinergizem akademskih in gospodarskih krogov in posebna skrb za mlajše generacije. Na srečanju v Zermattu v Švici je bila 13. oktobra 2015 ob prisotnosti več kot 70 povabljencev prof. Žunu podeljena plaketa s priznanjem "Ustanovitelj skupine evropsko-japonskih srečanj na področju dvofaznih tokov".
E.02 Mednarodne nagrade
Predmet izuma je procesna naprava za oblaganje delcev, ki sodi v področje kemijske in farmacevtske tehnologije. Predstavljena je izboljšava oblaganja z vrtinčenjem zraka na opremi tipa Wurster. Nova konstrukcija zmanjšuje medsebojno senčenje delcev v območju razprševanja disperzije in pojav zastojnih con. S tem se do 60% izboljša uniformnost filmske obloge, potrebne za doseganje ustreznega sproščanja učinkovine. Funkcionalnost obloge je dosežena z manj nanosa snovi, zato je čas oblaganja krajši ter poraba energije nižja. Patent je dosegel mednarodno uveljavitev (ZDA v letu 2014, Evrazija v letu 2015, tekoči prijavi v EU in v Indiji). Razvoj kompleksne procesne naprave je bil mogoč le z interdisciplinarnim povezovanjem večih partnerjev: Fakultete za strojništvo UL, Fakultete za farmacijo UL in proizvajalcem procesnih sistemov Brinox d.o.o. Sodelovanje se je pričelo v letu 2009 in je trenutno usmerjeno v načrtovanje naprav polindustrijskih in industrijskih velikosti. Obe izvedenki sta v fazi uvedbe v proizvodnjo in predstavljata vrhunsko tehnološko opremo, s katero bo Brinox konkurenčen vodilnim proizvajalcem tovrstnih sistemov v svetu.
F.08 Razvoj in izdelava prototipa
COBISS.SI-ID: 12184091Koncentracija delcev v območju oblaganja v vrtinčnoslojnem oblagalniku je pomembna s stališča zagotavljanja ustrezne enakomernosti debeline obloge in izkoristka. Na vrhu razmejitvenega valja Wursterjeve komore smo uporabili transmisijski optični sistem. Izmerke transmitance smo na podlagi rezultatov MonteCarlo izračunov pretvorili v distribucije volumskega deleža. Proučevali smo vpliv reže med razmejitvenim valjem in distribucijsko ploščo, pretoka zraka za fluidizacijo, velikosti delcev in njihove količine. Izmerjene transmitance so bile v območju med 0,002 in 0,285 kar ustreza volumskim deležem med 1,36% in 5,44%. Rezultate smo primerjali z rezultati merjenj s hitro zaporno loputo, CFD simulacijami ter z rezultati poizkusov oblaganj. Z namenom proučevanja dinamike sistema v različnih procesnih pogojih smo izvedli tudi frekvenčno analizo signalov transmitanc in na podlagi teh opredelili štiri različne frekvenčne odzive.
B.03 Referat na mednarodni znanstveni konferenci
COBISS.SI-ID: 3897713