EO

CWI verbetert ontladingsmodellen voor technische toepassingen

01 juni 2014 om 11:31 uur - Amsterdam

Met gepulste elektrische ontladingen worden belangrijke technische toepassingen ontwikkeld, zoals het zuiveren van vervuilde lucht in snelwegtunnels, desinfectie en wondgenezing. Doordat fysische en chemische processen zich hierbij op heel verschillende lengte- en tijdschalen afspelen, is het heel moeilijk om een hele ontlading te modelleren. Wiskundige Aram Markosyan, promovendus van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI) in Amsterdam, ontwikkelde betere modellen voor deze ontladingen en maakte een open source softwarepakket - PumpKin - om chemische reacties te analyseren die worden gestart door de ontlading. Op maandag 19 mei promoveerde hij aan de Technische Universiteit Eindhoven op zijn proefschrift ‘Modeling multiple time scales in streamer discharges'.


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/.

 

Gerelateerd nieuws

Wereldwijde uitstoot CO2 neemt weer toe

Wereldwijde uitstoot CO2 neemt weer toe

2017 en 2018 gaan de boeken in als jaren waarin de CO2-uitstoot toenam na een aantal jaren waarin er geen verandering was in de uitstoot. Die toename is er ondanks het klimaatverdrag van Parijs en de toename in…

Nieuwe Europese innovatiegemeenschappen voor Manufacturing en Urban Mobility

Nieuwe Europese innovatiegemeenschappen voor Manufacturing en Urban Mobility

Het Europees Instituut voor Innovatie en Technologie (EIT) heeft de winnende teams bekendgemaakt die de volgende innovatiegemeenschappen zullen oprichten: EIT Manufacturing en EIT Urban Mobility. De pan-Europese…

Hack-activiteiten nu op tijd vindbaar en zichtbaar

Hack-activiteiten nu op tijd vindbaar en zichtbaar

Cyberaanvallen zijn er tegenwoordig op gericht in één keer krachtig toe te slaan en grote schade te veroorzaken. Vaak vergen ze maanden van geheime voorbereiding. Om op tijd verdachte activiteit in dataverkeer aan het…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
PROTECT PSC1: programmeerbaar, modulair, multifunctioneel en kostenbesparend

De PROTECT PSC1-veiligheidsbesturing is compact, heeft een modulaire structuur en kan uiterst flexibel worden ingezet....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

10 december 2018, Breda

1-daagse training Software volgens SIL en PL

In de machinebouw worden veiligheids-PLC’s en programmeerbare (configureerbare) veiligheidsrelais...

12 december 2018, Breda

4-daagse training Machine Safety Specialist (CE) met TÜV persoonscertificaat

De 4-daagse opleiding Machine Safety Specialist (CE) richt zich op de ‘Ins & outs’ van het veilig...

Meer agendapunten »