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

Geoptimaliseerde verbindingstechnologie opent de deur naar veilig gebruik van waterstof in de luchtvaart

Magnetisch pulslassen maakt waterstofsystemen veilig voor vliegtuigen

Milieuvriendelijk vliegen op waterstof klinkt leuk, maar hoe maak je een veilig systeem voor deze cryogene brandstof die pas bij -253 graden Celsius bruikbaar is? Zowel tanks als leidingsystemen moeten bij zulke lage…

Hoe een bewegend platform voor 3D-printen afval en kosten kan verminderen

3D-printen kan nu 40 procent sneller en 30 procent goedkoper (video)

Onderzoekers van de USC Viterbi School of Engineering (VS) hebben een goedkoop dynamisch gestuurd oppervlak voor 3D-printers ontwikkeld dat afval vermindert en tijd bespaart.

Met dertig 3D-geprinte autoonderdelen de Dakar door

Met dertig 3D-geprinte auto-onderdelen de Dakar door

Prodrive en het Koninkrijk Bahrein, die dit jaar 5e zijn geworden in de Dakar Rally, deden dat in een auto met dertig 3D-geprinte onderdelen. Reden? Door Covid-19 kon het team pas in oktober 2020 de fabriek in.

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

12 april 2021, online

Hannover Messe

De Hannover Messe is een van de grootste industriebeurzen.

15 april 2021

Masterclass Cyber security voor industriële automatisering (ICS en OT)

Biedt inzicht in welke gevaren en impact een cyber incident kan hebben op organisaties.

15 april 2021, online

KNAW-webinar: Innovatie versneld door coronacrisis

Medisch-technische onderzoekers laten zien hoe de coronacrisis ontwikkelingen binnen hun vakgebied...

Meer agendapunten »