Institutionen för Mekanik Strömningsmekanik Mekanik-biomekanik

Transkript

1 Institutionen för Mekanik Strömningsmekanik Mekanik-biomekanik Rektorspresentation 3/6 2008

2 Deltagare Dan Henningson, Prefekt Mekanik, Strömningsmekanik Anders Eriksson, Mekanik-Biomekanik Henrik Alfredsson Gustav Amberg Laszlo Fuchs Nicholas Apazidis Lanie Gutierrez-Farewik Jens Fransson 2

3 Sju forskargrupper på Mekanik Strömningsmekanik Stabilitet, Transition, Kontroll (Dan Henningson) Strömningsfysik (Henrik Alfredsson) Turbulens (Arne Johansson) Fysiokemisk strömningsmekanik (Gustav Amberg) Tillämpad strömningsmekanik (Laszlo Fuchs) Mekanik, inkl biomekanik Strukturmekanik (Anders Eriksson) Teoretisk och tillämpad mekanik (Hanno Essén) 3

4 4 Personal Gäst/Postdocs TA Doktorander Externa dokt Summa Bitr.lekt/Foass/Forsk/ Adjunkt Lektorer/Adj.Lek Professorer/Adj.Prof

5 Utbildning på grund- och avancerad nivå Undervisning på de flesta Civ. Ing. program KTH Tre områden Mekanik Strömningsmekanik Strukturmekanik Målsättningen Fysikalisk förståelse genom modell begreppet Tillämpa matematiken Visa på tillämpningar Stort laborativt inslag i strömningskurser Ca. 20 examensarbeten per år varav ung. 75% på Mekanik 5

6 Mastersprogram i Engieering Mechanics Samarbete mellan Mekanik & Hållf Obligatoriska kurser ett urval av kurser i fastkropps mekanik och strömningsmekanik Valfria kurser inriktning fastkropps- eller strömningsmekanik Söktryck I snitt 15 studenter per år. I år kommer ca 50 positiva svar att skickas ut Satsning på östeuropeiska länder undersöks 6

7 Förändringar i studentantal Studentmedeltal Grundläggande mekanik Högre mekanik kurser Strömningsmekanik Strukturmekanik Σ Engineering Mechanics

8 Tre nya forskarskolor Forskarskola i strömningsmekanik inom FLOW samarbete mellan mekanik, MWL och NADA finasiering från VR (7.5 Msek/5år) doktorandkurser inom bl.a. turbulens, akustik, strömningsmekaniska beräkningar, mikroströmning Forskarskola i förbränningsmotorteknik inom CICERO samarbete med Chalmers och LTH finansiering från VINNOVA (10 Msek/4år) Mekanik ansvarig för två kurser Forskarskola i vetenskapligaeräkningar inom KCSE samarbete mellan 5 KTH skolor finansiering från VR (12.5 Msek/5år) Mekaniks beräkningskurser ingår 8

9 Doktorer och Licentiater vt 2008 Doktorer (3) Marko Hyensjö, jun Yuan Lin, jun Linus Marstorp, jun Licentiater (3) Tobias Strömgren, mar Fredrik Hellström, mar Shervin Bagheri, jun vt 08 PhD Lic

10 Infrastruktur Strömningslaboratorier MTL: låg turbulens vindtunnel Flerfaslaboratorie för pappersprocessteknik (CAPPI) Gasväxling i förbränningsmotorer (CICERO) Dator för simulering av klimat och turbulens 25 Mkr från KAW och SNIC Upphandling pågår, runt 1200 noder med 8 cores 10

11 Omsättning och resultat Externa intäkter Fofuanslag Gruanslag

12 Extern finansiering Ytterligare VR dominans! STEM VR STIFTELSER VINNOVA EU EXT. ÖVRIGT Finansiär STEM VR STIFTELSER VINNOVA EU EXT. ÖVRIGT Total

13 Framtiden: 10 stycken yngre forskare Jens Fransson, foass, GG yng.forsk., VR proj Luca Brandt, foass, GG yng.forsk., VR proj Fredrik Lundell, VR foass Philipp Schlatter, GG postdoc, VR foass Minh Do-Quang, foass Jenny Brandefelt, Future Faculty foass Shiho Tanaka, VR foass Geert Brethouwer, GG postdoc, VR foass/forskare, GG yf Lanie Gutierrez-Farewik, bitr.lek, GG yng.forsk. Gunnar Tibert, VR foass/forskare 13

14 Mekanik och biomekanik En av de minsta verksamhetsbaserna: 8 seniorer, en adj.prof, fem doktorander (+två på väg in). Klassisk mekanik, strukturmekanik, biomekanik. Mycket stor undervisningsvolym. Kontakter med brett spektrum av ämnen/program inom KTH: bryggan mellan den teoretiska fysiken och ingenjörstillämpningarna. Forskningen akademiskt inriktad, generiskt ämne av stor betydelse i många sammanhang. Svagare samband med industri. 15

15 Aktuella forskningsområden Avancerade lastbärande strukturer, för rymden och avancerad arkitektur. Dynamik hos olika mekanismer och strukturer. Biomekanik, muskelarbetets mekanik: fysiologi, stabilitet och kontroll. Mänskliga rörelser kliniskt och i sport. Finit elementmetodik: skalstrukturer, multifysik Kontinuum-mekanik, t ex vågutbredning 16

16 Key sentences from RAE strategic statement Mechanics is important in development. Nano-concepts demand new aspects of mechanics. Generic knowledge can predict events not yet experienced. Generic knowledge can be packaged in simulation tools. Nature can be partially understood through engineering concepts and methods, but partially is a key word. Biology follows many mechanical laws, and has solved many engineering problems. Nature and engineering will cross-fertilize. We must actively seek applications needing our knowledge. We need to renew without losing what is good. 17

17 Biomekanik analys och simulering av rörelse Varför rör sig som man gör? Vad har det för påverkan på kroppen? Kan man göra det bättre? 18

18 Gång Effektivt, optimal energiförbrukning Patients strive to retain this capability even in the presence of severe impairment. As... pathology alter[s] mobility,... patients substitute wherever possible, yield when they must, and accept compensatory reactions... (Jacquelin Perry 1992) 19

19 crouch gång 20

20 muskel effekt med fotledsdeformiteter 21

21 Fluid Mechanics UoA FLOW ledande center i strömningsmekaniskt center i Europa Kombinerar experiment, teori och beräkningar Stor grupp och kunskap inom numerisk simulering Utomordentliga experimentell infrastruktur Forskning av hög vetenskaplig kvalité publiceras i de bästa tidskrifter Stort internationellt samarbete Stor grupp av yngre excellenta forskare Nya områden: Micro/complex fluids, geofysisk/klimat Arrangemang av internationella kvalitets konferenser Starkt industri nätverk genom alumni Diversifierad finansiering (VR, EU, STEM, SSF, Vinnova, Industry) Nyckel medlemmar i KTH centers: FLOW, CICERO, KCSE, CAPPI, PDC, Nordic ERCOFTAC PC 22

22 Linné FLOW Centre Vision FLOW as an outstanding environment for fundamental research in fluid mechanics, where innovative research is born and future research leaders are fostered Forskning inom grundläggande strömningsmekanik KTH Mechanics, MWL and NA-group 34 doktorander, 12 juniora-, 18 seniora forskare 40 MSEK/år av vilka fem kommer från VR Aktiviteter Doktorand/postdoc-projekt Forskarskola/Sommarprogram Seminarier/Linnébesökare workshops/konferenser 24

23 High performance computing at Mechanics Third pillar of science in addition to theoretical analysis and laboratory experiments Billions of DOF months of CPU time massively parallel codes & computer systems Resources from SNIC/PDC and KAW New Climate & Turbulence Computer (~9000 cores, operational August, place 30 top 500) Ex: DNS of a turbulent boundary layer on grid points 27

24 Stability and transition Non-normality and global modes Wintubine wake instabilities Receptivity experimets and computation Simulation and measurements of bypass transition 28

25 Flow control and optimization Input-output analysis and model reduction Feedback control using LQG compensators Control off Control on control area 29

26 Flow control and optimization Natural/Hybrid Laminar Flow Control Control of separation using vortex generators RAE 2822 design no:0 design no: y/c x/c 30

27 High Reynolds number turbulence and geophysical flows High-Re experiments in the MTLwind tunnel multinational collaboration Ciclope high Reynolds number turbulent pipe flow multinational consortium (exp. in Italy) 31

28 High Reynolds number turbulence and geophysical flows Development of sub-grid-scale models for LES DNS of combustion in a turbulent wall-jet Scalar transport and combustion Studies of rotating/stratified turbulent flows atmospheric applications Ice-age climate simulations 32

29 Micro- and complex fluids Interface tracking methods for complex flows Experiments and simulations of flow with fibres 33

30 Micro- and complex fluids Generic liquid phase sintering Dropplets and bubble dynamics 35

31 Applied Fluid Mechanics Flow in valves and manifolds Flow in a turbo-charger spray injection 36

32 Flödeskontroll TELFONA Turbulent jamboree 37

33 Flödeskontroll 38

34 TELFONA EU projekt Airbus TELFONA (TEsting for Laminar Flow On New Aircraft) är ett europeiskt projekt med 15 samarbetspartners i totalt 8 länder. KTH Mekanik bidrar dels med experiment som görs i KTHs lågturbulensvindtunnel, dels med numeriska receptivitetsberäkningar för att utröna hur störningar i gränskiktet påverkar omslag från laminär till turbulent strömning. Projektet syftar till att minska bränsleförbrukningen på nästa generations kommersiella plan. 39

35 Turbulent jamboree 3 jamborees during

36 Framtidsvisioner Norra Europas bästa Teknisk Mekanik labmiljö (del av satsning på infrastruktur i Stockolm) Ordentlig KTH satsning på beräkningsinfrastruktur Fortsatt satsning på FLOW som norra Europas bästa strömningsmiljö Biomekanik (samverkan med medicinare) Expansion genom satsning på energi och klimat 41