Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

NAPREDNO MODELIRANJE IN SIMULACIJA KAPLJEVITO-TRDNIH PROCESOV

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.13.01  Tehnika  Procesno strojništvo  Večfazni sistemi 

Koda Veda Področje
T000  Tehnološke vede   

Koda Veda Področje
2.11  Tehniške in tehnološke vede  Druge tehniške in tehnološke vede 
Ključne besede
Kapljevito-trdni procesi, Stefanov problem, taljenje, topljenje, zmrzovanje, strjevanje, makroskopski-mezoskopski-mikroskopski model, večfizikalni modeli, koncept kontinuumske mešanice, novi koncept točkovnih avtomatov, brezmrežne numerične metode, radialne bazne funkcije, numerična optimizacija, evolucijsko računanje.
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (19)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  03975  dr. Igor Belič  Računalniško intenzivne metode in aplikacije  Raziskovalec  2011 - 2014  274 
2.  21559  dr. Darja Feizpour  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  175 
3.  05026  dr. Bogdan Filipič  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2011 - 2014  483 
4.  29096  dr. Agnieszka Z. Guštin  Materiali  Raziskovalec  2011  173 
5.  30833  dr. Umut Hanoglu  Procesno strojništvo  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  53 
6.  05675  dr. Monika Jenko  Nevrobiologija  Raziskovalec  2011 - 2014  843 
7.  28366  dr. Gregor Kosec  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2011 - 2014  164 
8.  33263  Gregor Košak  Procesno strojništvo  Mladi raziskovalec  2011 
9.  21381  dr. Miha Kovačič  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2011 - 2014  246 
10.  07642  dr. Vojteh Leskovšek  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  359 
11.  33584  dr. Qingguo Liu  Procesno strojništvo  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  35 
12.  36364  dr. Boštjan Mavrič  Procesno strojništvo  Mladi raziskovalec  2013 - 2014  109 
13.  32926  dr. Miha Mlakar  Računalništvo in informatika  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  54 
14.  31396  dr. Besnik Poniku  Materiali  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  29 
15.  33291  dr. Nuša Pukšič  Materiali  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  16 
16.  16095  dr. Danijela Anica Skobir Balantič  Materiali  Raziskovalec  2011 - 2014  133 
17.  04101  dr. Božidar Šarler  Procesno strojništvo  Vodja  2011 - 2014  1.119 
18.  24894  dr. Tea Tušar  Računalništvo in informatika  Raziskovalec  2011 - 2014  209 
19.  23018  dr. Robert Vertnik  Proizvodne tehnologije in sistemi  Raziskovalec  2011 - 2014  225 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  91.384 
2.  0206  Inštitut za kovinske materiale in tehnologije  Ljubljana  5051622000  6.066 
3.  1540  Univerza v Novi Gorici  Nova Gorica  5920884000  14.253 
Povzetek
Znanstveni cilji raziskovalnega projekta so osredotočeni k izboljšanemu fizikalnemu popisu in nadaljnjemu razvoju numeričnih metod za kapljevito-trdne procese. Fizikalno modeliranje tovrstnih procesov bo postavljeno v okvir volumsko-povprečene enofazne formulacije na makroskopskem merilu in na koncept točkovnih avtomatov na mikroskopskem merilu. Omenjeni fizikalni okvir bo uporabljen za študij enakoosnega in stebričastega strjevanja s povezovanjem makroskopskih transportnih pojavov z razvojem mikrostrukture. Ohranitvene enačbe za maso, energijo, gibalno količino in sestavine bodo sočasno in povezano reševane na mikroskopskem in makroskopskem merilu. Poudarek bo na razvoju simulacijskega sistema za izračun makroizcejanja. Sistem bo nadgrajen z optimizacijskim ogrodjem, ki bo omogočalo minimizacijo koncentracijskih in strukturnih nehomogenosti v strjenem materialu z vplivanjem na dinamiko procesnih parametrov. Specifične konstitucijske zveze bodo eksperimentalno preverjene na podlagi novih domačih in tujih laboratorijskih poskusov z binarnimi zlitinami (Sn-Pb ter Al-Cu) ter industrijskimi podatki, pridobljenimi pri postopku kontinuirnega ulivanja tehnološko zanimivih vzmetnih jekel (51CrMoV4). Prvič bodo brezmrežne metode uporabljene za izračun makroskopskih in mikroskopskih enačb na neuniformni mreži in v zapleteni geometriji. Pravkar razvita eksplicitna kolokacijska metoda z radialnimi baznimi funkcijami bo izboljšana s kombinirano p-, r- in h- prilagodljivostjo za učinkovito obravnavo velikega števila neznank ter za obravnavo mikro-celic/točk. Obstoječi mednarodni primerjalni testni primeri za Stefanove probleme bodo dopolnjeni z novimi nalogami za strjevanje večsestavinskih sistemov pri turbulentnih pogojih. Projekt temelji na nadaljnjem razvoju naših mednarodno priznanih in nagrajenih prebojnih rezultatov, doseženih v preteklih nekaj letih: prva demonstracija adaptivnih izračunov z lokalno brezmrežno metodo, nov učinkovit algoritem za korekcijo tlaka, prva rešitev inženirskih modelov turbulence z brezmrežno metodo, popolnoma nov brezmrežni koncept simuacij razvoja mikrostrukture, ki temelji na točkovnih namesto celičnih avtomatih in smo ga uspešno uporabili pri simulacijah mezoskopske strukture zrn ter pri mikroskopki rasti dendritov. Razvoj številnih industrijskih simulacijskih sistemov, ki temeljijo na tem noverm predkonkurenčnem znanju (kontinuirno ulivanje aluminijevih zlitin in jekel, trakovno ulivanje, tlačno ulivanje v kokile, itd.) Predlagane raziskave bodo prispevale k nadaljnjemu razvoju eksperimentalno podprtega temeljnega znanja za modeliranje kapljevito-trdnih procesov ter vplivale na nadaljnje poskuse, teorijo, projektiranje in izobraževanje. Specifične nadgradnje razvitega temeljnega znanja bodo uporabljene pri simulaciji številnih naravnih in tehnoloških procesov. V okviru projekta bomo priredili tri mednarodne konference ter letno šolo v povezavi s Stefanovimi problemi.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalni projekt sodi v temeljni del spektra raziskav projektne skupine. Rezultati projekta se uvrščajo v moderno raziskovalno področje modeliranja, simulacije in optimizacije procesov in materialov, ki ima čedalje vidnejšo vlogo v mednarodnem raziskovalnem prostoru - zaradi vse večjih potreb po cenenih izdelkih z visoko vsebnostjo znanja, novih materialih ter okolju prijaznejših tehnologijah. Vsebina naših raziskav je v ta prostor aktivno vpeta tako s temeljnimi kot z aplikativnimi raziskavami. Pri tem si v okviru temeljnih raziskav prizadevamo v svetovno zakladnico znanja prispevati z novimi pristopi modeliranja kapljevito-trdnih sistemov na več sklopljenih merilih, z novimi brezmrežnimi numeričnimi pristopi za modeliranje problemov s premičnimi mejami ter s testnimi primeri in referenčnimi izračuni Stefanovih problemov. Na vseh omenjenih področjih rezultati zaključenega projekta izkazujejo vodilne rezultate. Opisane raziskave imajo neposredno povezavo z mednarodnim raziskovalnim prostorom preko več mednarodnih projektov. Mednarodno izobraževanje, ki izhaja iz pričujočih raziskovalnih vsebin, je v zadnjih letih našlo svoje mesto tudi v uglednih mednarodnih letnih šolah. Nadalje se raziskave zrcalijo v podiplomskem modulu: Modeliranje in simulacija materialov in procesov, ki ga na Univerzi v Novi Gorici izvajamo v sklopu študijskega programa Fizika III na Fakulteti za aplikativno naravoslovje. Štirje podiplomski študentje so dokončali študij v okviru pričujočega projekta in študij omenjenega modula. Optimizacijska metodologija, s katero smo nadgradili modeliranje in simulacijo procesov, se navezuje na predmet Optimiranje virov in procesov, ki ga izvajamo na Univerzi v Novi Gorici, in predmet Večkriterijsko optimiranje in načrtovanje, ki ga izvajamo na Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana.
Pomen za razvoj Slovenije
V okviru projekta smo razvili nova znanja, ki so uporabna v številnih kritičnih tehnologijah, povezanih s faznimi prehodi. Zelo težko je vnaprej pripraviti izrčpen seznam vseh možnosti uporabe akumuliranega znanja v okviru projekta. Na določeni stopnji izdelave in obdelave skoraj vsakega predmeta, ki ga izdela človek, uporabljamo taljenje ali strjevanje. Tako optimizacija in avtomatizacija tovrstnih procesov na podlagi modelske podpore danes predstavlja ključ do sodobne izdelave in predelave kovin, keramike, polimerov, kompozitnih materialov in elektronskih komponent. V okviru projekta smo organizirali štiri mednarodna srečanja, ki so promovirala Slovenijo. V okviru projekta je doktorski študij zaključilo šest doktorandov: štirje na področju Stefanovih problemov, eden na področju optimizacije in eden na področju eksperimentalnih metod. Na University of Naples "Parthenope" smo sodelovali pri organizaciji mednarodne letne šole o brezmrežnih metodah. Na podlagi projekta smo pridobili nova znanja, ki nam bodo omogočala nadaljne sodelovanje v mednarodnih raziskovalnih kolaboracijah. Prejeli smo tri mednarodna priznanja. Z znanjem pridobljenim skozi projekt bomo lahko razširil svoj vpliv v industriji. V Sloveniji se z izdelavo zlitin ukvarja približno 100 podjetji, ki nudijo približno deset tisoč delovnih mest. Njihovi letni prihodki dosegajo 1,5 milijarde €. V Sloveniji je tudi približno 50 livarn z okoli 4000 delovnimi mesti in letnim prihodkom 0,5 milijarde €. Vsa našteta podjetja v svet izvozijo približno 70% svoje proizvodnje in izkazujejo močno zanimanje za delo projektne skupine.
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2011, 2012, 2013, zaključno poročilo, celotno poročilo na dLib.si
Zgodovina ogledov
Priljubljeno