Categories: Actueel

CWI verbetert ontladingsmodellen voor technische toepassingen

Gepulste ontladingen ontstaan door plotseling hoge spanningsverschillen aan te leggen over lucht, uitlaatgassen en andere gassen. In kortdurende ontladingen – van tientallen nanoseconden – is het gas niet heet (‘koude bliksem’). De elektronen worden daarna sterk versneld en botsen met de moleculen, wat een chemische kettingreactie veroorzaakt.  De scheikundige producten die daarbij ontstaan worden  bijvoorbeeld gebruikt voor pijnloze wondgenezing en desinfectie. Voor zowel de korte als de langere tijdsschalen zorgde Markosyan voor verbetering van de modellen en simulaties.

Pumpkin

Om de eerste nanosecondes van ontladingen beter te beschrijven, die streamer-fase wordt genoemd, ontwikkelde Markosyan een ‘high order fluid model’ samen met oud-CWI-onderzoeker Sasha Dujko in Belgrado. Voor latere fases van de ontlading ontwierp hij samen met nog een oud-CWI-onderzoeker, Alejandro Luque in Granada, het softwarepakket PumpKin – dat staat voor ‘Pathway reduction method for plasma kinetic models‘. De onderzoeker legt uit: "In lucht zijn er honderden componenten en duizenden reacties. Door deze complexiteit duurt zelfs een vereenvoudigde simulatie op een supercomputercluster erg lang, in de orde van weken. Met ons nieuwe softwarepakket kan de complexiteit van het systeem erg vereenvoudigd worden, met berekeningen van nog maar een paar uur. Dankzij onze automatische wiskundige analyse komen resultaten heel goed overeen met de niet-vereenvoudigde methoden en met de experimenten. Dit is een grote verbetering, zowel in tijd als in kwaliteit – ook ten opzichte van commerciële softwarepakketten."

Toepassingen

De onderzoeksresultaten kunnen worden gebruikt om de chemische samenstelling van de atmosfeer te beschrijven bij klimaatonderzoek, bij plasmaonderzoek, het ontwerp van high-voltage switches en voor andere energie- en kostenefficiënte streamertoepassingen. De ontwikkelde software kan ook worden gebruikt voor de ontwikkeling van efficiënte duurzame energie-opslag  door het recyclen van kooldioxide. Het promotieonderzoek werd gefinancierd door STW en uitgevoerd in de Multiscale Dynamics onderzoeksgroep van het CWI, geleid door Ute Ebert. Vanuit de industrie en de academische wereld is er veel interesse voor het onderzoek.

Energie is een van de speerpunten van het Centrum Wiskunde & Informatica.

Meer informatie

– de homepage van de  Multiscale Dynamics onderzoeksgroep op het CWI
– PumpKin code en manual: http://www.pumpkin-tool.org/.

Redactie Engineersonline

Recent Posts

Atlas is met pensioen – leve de nieuwe Atlas! (video’s)

De beroemde humanoïde robot Atlas is met pensioen gegaan. De hydraulische versie tenminste, want zijn…

16 uur ago

Nieuwe opleiding crop biotechnology en engineering zoekt samenwerking met bedrijven

Er komt geld voor vier jaar onderzoek door promovendi op het gebied van biotechnologie en…

18 uur ago

Flexibele elektronica uit de foundry?

De massaproductie van siliciumchips vindt plaats in foundries. Volgens KU Leuven en imec is dit…

18 uur ago

Nieuwe condensator kan elke seconde opladen, gedurende 300 jaar

Pacemakers, defibrillatoren, radartechnologie en elektrische voertuigen hebben allemaal condensatoren nodig. Deze elektrische componenten moeten veel…

18 uur ago

Waarom de fiets een hightech hoogstandje is

Het verstandshuwelijk van fiets en trein. Daarover gaat het promotieonderzoek van de 70-jarige Jan Ploeger.…

19 uur ago

Meer Heilind in Europa

Heilind Electronics Europe wil zijn  aanwezigheid in West-Europa uitbreiden. De verdeler van elektromechanische componenten, verbindings-…

1 dag ago