Betere energieconversie door nieuwe stromingsfysica in het superkritische gebied

Rene Pecnik van de TU Delft krijgt een ERC Consolidator Grant van 2 miljoen euro voor systematisch onderzoek op het snijpunt van thermodynamica, vloeistofmechanica en stralingswetenschappen. Pecnik wil geavanceerde hydrodynamische stabiliteits-analyse combineren met nieuwe multi-physics simulatie-tools en experimenten met infrarood-thermografie om nieuwe stromingsfysica in het superkritische gebied te identificeren en karakteriseren.

De resultaten van Pacniks onderzoek zullen verduidelijken wanneer en hoe stromingen in het niet-ideale gebied overgaan in turbulentie, hoe sterke compressibiliteit invloed heeft op turbulente warmte-overdracht en hoe de hogere optische dichtheid van een vloeistof samenhangt met turbulentie. Het ontrafelen van deze mechanismen zal bijdragen aan het succes van een breed gebied van opkomende technologie.

De uitdaging

Systemen voor de omzetting van energie, of het nu een zonnecentrale is of een raketmotor, worden steeds verbeterd en efficiënter gemaakt. Een van de ontwikkelingen daarbij is het gebruik van vloeistoffen bij steeds hogere temperatuur en druk. Vaak worden de vloeistoffen hierdoor in het zogenoemde superkritische gebied geduwd, waar zeer niet-ideale thermodynamische effecten optreden.

Maar onze fundamentele kennis van de stromingsfysica onder zulke omstandigheden laat nog te wensen over, wat de opmars van nieuwe technologie tegenhoudt. Vooral de scherpe veranderingen van alle thermodynamische eigenschappen rond het kritische punt en de hoge optische dichtheid bij superkritische druk, leiden tot ingewikkelde en ‘rijke’ natuurkundige fenomenen.