En ny måte å regne ut hvordan gasser og væsker strømmer

Gasser og væsker, eller fluider som er fellesbetegnelsen, finnes over alt rundt oss. De er ofte bevegelse - noen ganger enkel og forutsigbar bevegelse, andre ganger kaotisk og uforutsigbar bevegelse. I mange tilfeller vil vi gjerne forutsi hvordan fluidene beveger seg. Dette kan være til stor hjelp for eksempel når man designer mekaniske innretninger, som vingene på et fly eller en vannturbin.

Fluidenes bevegelse følger kjente fysiske prinsipp, og ut fra disse prinsippene får vi ett sett med likninger. Disse likningene kalles Navier-Stokes likningene og gir en matematisk beskrivelse av fluidenes bevegelse. Ingen har ennå funnet en generell løsning på Navier-Stokes likningene, kun enkelttilfeller er løst. 

Jesper Tveit sin doktorgrad handler om å finne metoder for å løse likninger, som Navier-Stokes likningene, ved hjelp av algoritmer. Algoritmene lar en datamaskin regne seg frem til en løsning for de tilfellene en er interessert i. Denne fremgangsmåten kalles Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD-beregninger krever mye datakraft, og det gjelder å finne effektive algoritmer slik at utregningene ikke tar for lang tid.

Avhandlingen presenterer nye algoritmer som potensielt kan brukes til å regne ut strømningsmønstrene som finnes i en vannkraft-turbin. Det fokuseres på Pelton-turbinen, som er spesielt utfordrende matematisk sett. Det vises hvordan algoritmene kan implementeres i form av datakode og hvilke egenskaper de har i forhold til andre algoritmer. Koden blir så anvendt til å løse Navier-Stokes likningene ved ulike tilfeller og resultatet kontrolleres opp i mot kjente løsninger.

Personalia:

Jesper Tveit kommer fra Ålgård i Gjesdal kommune. Han tok mastergrad i teoretisk fysikk og energifysikk ved Universitetet i Bergen i 2008.  Doktorgradsarbeidet startet i 2011, finansiert av BKK Produksjon AS og Norsk forskningsråd under Nærings-Ph.d. programmet med Universitetet i Bergen som gradsgivende institusjon.