Disputas: Ahmed Omar al-Khayat

Prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Reader David Waltham, Earth Science Department, Royal Holloway University of London
Researcher Lars Erik Holmedal, Department of Marine Technology, Norwegian University of Science and Technology
Assistant Director Joakim Sundnes, Basic Research, Simula Research Laboratory

Leder av disputas:  Dag Langmyhr

Veileder:  Hans Petter Langtangen og Are Magnus Bruaset

Sammendrag

Omar al-Khayat beskriver i denne avhandlingen utviklingen av et nytt rammeverk for å simulere hvordan partikler beveger seg i en væske eller gass. Transport av partikler i et fluid er en aktuell problemstilling innenfor mange grener av naturvitenskapen, som f.eks. sedimentering av bergarter i geologi, eller transport av næringstoffer gjennom blodet i medisin. Den matematiske modelleringen har lenge vært meget utfordrende, til dels på grunn av de mange fysiske prosessene som inngår. Tradisjonelt har forskere modellert slike systemer enten som et seigtflytende kontinuerlig væske, eller ved å følge den individuelle bevegelsen til hver partikkel. Kompleksiteten i disse modellene har krevd at partikkelbevegelsen må beregnes numerisk. Å følge bevegelsen til hver partikkel gir generelt beregninger med høy nøyaktighet, men med lav numerisk effektivitet. Kontinuerlige modeller er derimot generelt sett mer numeriske effektive, men gir ofte resultater som ikke er nøyaktige.
I denne sammenheng har al-Khayat utviklet et fleksibelt beregningsorientert rammeverk, «The lumped particle model». Det innovative med dette rammeverket er at man beskriver partiklene delvis som individuelle enheter, som forenkler den fysiske modelleringen av systemet, og til dels som kontinuerlige klumper, som gir høy numerisk effektivitet. Innenfor dette rammeverket, viser al-Khayat hvordan karakteristiske egenskaper med partikkeltransport som diffusjon og anisotrop adveksjon er reprodusert. I tillegg anvendes modellen på en væske med høy partikkeltetthet der partikkelkollisjon er relevant. Numeriske beregninger utført med rammeverket gir resultater i svært god overensstemmelse med fysiske eksperimenter. Tilslutt gis det eksempler på hvordan man modellere partikler med svært forskjellig størrelse og form innenfor rammeverket.

En av de fremtidige målene er å bruke rammeverket til å oppnå bedre forståelse av hvordan flere millioner gamle jordskred under vann danner en klasse bergarter kjent som turbiditter. Slike bergarter danner grunnlaget for mange olje og gass reservoarer i verden, som Ormen Lange feltet utenfor Kristiansund. Doktorgradsarbeidet har vært utført på Simulasenteret på Fornebu med finansiering av StatoilHydro.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Lena Korsnes.