17,6 millioner kroner til forskning på fluiddynamikk

Millionene fra det europeiske forskningsrådet (ERC) går til prosjektet Smartfluids. Prosjektleder er Guang Yin, forsker ved Institutt for maskin, bygg og materialteknologi. Smartfluids dreier seg om fluiddynamikk og såkalte fluid-struktur-interaksjoner (FSI). De beskriver samspillet mellom en bevegelig struktur, eller et objekt, og en fluid (væske eller gass) som strømmer gjennom eller rundt strukturen. Målet med prosjektet er å utvikle en forbedret metode for modellering av væskeflyt rundt objekter.

Hvordan forutsi strømninger?

– FSI er et viktig begrep innen blant annet havteknologi, biomedisin og ingeniørarbeid generelt. Det er vanskelig å beskrive hvordan væske strømmer rundt eller inne i et objekt, spesielt når det gjelder turbulente strømninger. Dette kan for eksempel være blod som strømmer i blodårer, vind som blåser på en vindturbin eller vann som strømmer forbi en konstruksjon i havet. Hvis interaksjonene mellom flyt og struktur er såkalt sterkt ikke-lineære, gir det store utfordringer for forståelsen av disse systemene. Det blir vanskelig å modellere væskestrømmene, forklarer Yin.

Han bruker et bilde:

– Det blir som å fortelle blinde mennesker hvordan de skal kjenne igjen en elefant.

Forskningsprosjektet Smartfluids har som mål å utvikle gode modelleringsverktøy som er mindre ressurskrevende enn dagens, men som likevel gir presise resultater. Da må forskerne redusere kompleksiteten til de matematiske modellene de bruker.

– Et slikt verktøy vil gi oss en dyp forståelse og samtidig effektiv beregning av væskeflyten, sier Guang Yin.

– Enda viktigere, metoden vil forutsi fysikken til FSI-er ved å bruke målinger som vi vanligvis får fra eksperimenter i laboratoriet. På den måten kan vi oppskalere resultatene fra smått til stort, sier han.

Energi fra vind og vann

Guang Yin har vært ansatt som forsker ved Universitetet i Stavanger siden 2018. Instituttleder Mona W. Minde ved Institutt for maskin, bygg og materialteknologi er spent på å følge prosjektet hans i årene som kommer.

– Vi er veldig glade for at Guang Yin har fått tildelt et så prestisjefylt forskningsprosjekt. Modellering av strømninger er viktig for å kunne gjøre beregninger av blant annet belastninger på konstruksjoner og hvordan en kan lage en mest mulig effektiv design for å hente ut energi fra vind og vann, sier Minde.

Yin innlemmer kunstig intelligens i modelleringsverktøyet ved hjelp av nye dyplæringsteknikker og ved å bruke FSI-fysikk i det nevrale nettverket for dyplæring.

– Dermed kan vi enkelt forutsi dynamikk og framtidige belastninger fra vann eller vind på konstruksjonene. Smartfluids vil gi et innovativt og systematisk bilde av dette samspillet, mener den unge forskeren.

Resultatet av arbeidet blir altså et simuleringsverktøy som kan brukes i alt fra design av rørledninger, kabler og vindturbinblader, til å utvikle fornybar energi. Teknologien er overførbar til ulike komplekse systemer innen felt som klima, nevrovitenskap og epidemiologi.

– Beregningsverktøy med høy ytelse er svært kostbare. Målet er å redusere tid og kostnader innen numerisk fluiddynamikk og å fremme utviklingen av fornybar-teknologi, avslutter Yin.

Av 1443 innsendte søknader i kategorien teknologi og naturvitenskap, var det 209 søknader som ble innvilget av ERC. Kun seks norske prosjekt fikk støtte – tre ved Universitetet i Oslo, én ved Universitetet i Bergen og én ved UiT Norges arktiske universitet, i tillegg til Yins prosjekt.

I prosjektet til Guang Yin skal det ansettes to doktorgradsstipendiater og en postdoktor.