Disputas: Håvard Holmås

Prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Professor David Needham, School of Mathematics, University of Birmingham, England
Senior Research Engineer Steinar Evje, International Research Institute of Stavanger
Førsteamanuensis II Kent-Andre Mardal, Simula Research Laboratory

Leder av disputas:  Professor John Grue

Veileder:  Hans Petter Langtangen, Ruben Schulkes, Magnus Nordsveen

Sammendrag

Avhandlingen presenterer forskning relatert til utviklingen av en simulator for store bølger i lagdelt to-fase rørstrømning. Doktorgraden har vært en del av et større forskningsprosjekt for å videreutvikle den verdensledende simulatoren for transient flerfase rørstrømning, OLGA. Utviklingsprosjektet har vært utført ved Institutt for Energiteknikk (IFE) og SPT Group, og det har vært sponset av fem store internasjonale oljeselskaper. Nøyaktige beregninger av flerfase rørstrømning er essensielt for å sørge for sikker og effektiv design og drift av olje og gass rørledninger, og OLGA benyttes av oljeselskaper verden over.

Hovedresultatet i doktorgradsprosjektet er et ”stand-alone” program som kan simulere bølger i to-fase rørstrømning med svært stor nøyaktighet. Kommersielle simulatorer er for det meste basert på grove numeriske grid og mindre nøyaktige numeriske metoder slik at de skal være fleksible og i stand til å simulere lange rørledninger med forholdsvis kort regnetid. Dette fører til at bølger smøres ut, og den effekten de har på resten av strømningen må inkluderes gjennom empiriske korrelasjoner. Programmet som er utviklet i doktorgraden bruker, på den andre siden, en svært nøyaktig numerisk metode og et fint numerisk grid til å løse opp bølgene som oppstår som naturlige ustabiliteter i strømningen. Dette har ført til økt forståelse for hvordan bølgene oppstår, vokser og påvirker resten av strømningen i røret.

Arbeidet skiller seg på to hovedpunkter fra tidligere arbeid innen samme felt. For det første har den fysiske modellen for lagdelt rørstrømning blitt videreutviklet. Det benyttes fortsatt en 1-dimensjonal to-fluid modell hvor alle variasjoner i rørtverrsnittet er midlet ut. Modellen har imidlertid blitt modifisert slik at den gir en bedre beskrivelse av energien som dissiperes i brytende bølgefronter. For det andre, har det blitt utviklet en ny numerisk metode for løsning av to-fluid modeller. Metoden er en såkalt pseudospektral numerisk metode, og den er basert på en tidligere utviklet metode for simulering av havbølger. Sammenligninger med tradisjonelle differansemetoder viser at den pseudospektrale metoden er overlegen både med tanke på nøyaktighet, hastighet og stabilitet.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Marie Wennesland.