Disputas: Ken Tore Tallakstad

M.Sc. Ken Tore Tallakstad ved Fysisk institutt vil forsvare sin avhandling for graden ph.d. (philosophiae doctor): Structure and Dynamics in Disordered Systems – Porous Flow and Fracture Propagation

Prøveforelesning

Se prøveforelesning

Bedømmelseskomité

Dr. Mokhtar Adda Bedia, Ecole Normale Supérieure, Paris, Frankrike
Dr. Jean Pierre Hulin, University of Paris, Frankrike
Professor Tom Henning Johansen, Universitetet i Oslo, Norge

Leder av disputas:  Professor Jøran I. Moen

Veileder:  Prof. Knut Jørgen Måløy, Prof. Eirik Grude Flekkøy og Ph.D. Stephane Santucci

Sammendrag

Avhandlingen tar for seg strukturdannelse i to ulike systemer: 1) væske strømning i et
porøst medium og 2) bevegelse av en sprekk i et fast stoff. Begge er studert ved hjelp
av transparente laboratoriemodeller: 1) injeksjon av luft og glyserol i et porøst medium
bestående av ett lag små glasskuler (1mm i diameter) fordelt mellom to gjennomsiktige
kontaktlim ark (40x80cm), og 2) to pleksiglass plater (30x15x0.5cm) svakt
sammensmeltet som brytes fra hverandre. Her kan man med det blotte øyet observere
hvordan strukturene utvikler seg, noe som vanligvis er svært vanskelig i virkelige
systemer. Dette gir relevant informasjon om hva som faktisk skjer, feks når olje
strømmer dypt inne i et reservoar, og prosessen der en steinblokk sprekker i to. Dette er
eksempler på fenomener av stor praktisk og økonomisk relevans, forsket på i årtier,
men som fremdeles ikke er fullt ut forstått.
For system 1) observerer vi dannelsen av en struktur bestående av luftbobler i mange
ulike størrelser, som beveger seg gjennom modellen sammen med glyserol væsken.
Dette skjer fordi tomrommet mellom glasskulene i modellen danner porer av ulik
størrelse og skaper uorden. Størrelsen på de største boblene som dannes, styres av hvor
stort trykk man har i modellen, som igjen styres av hvor fort man pumper inn luft og
væske. Våre viktigste resultater er at vi nå kan forklare størrelsesfordelingen av
luftbobler, hvorfor de ser ut som de gjør, og i tillegg forutsi hvor store de største
boblene vil bli ut fra den pumpehastigheten av luft og væske vi velger ved
eksperimentets start.
Den såkalte sprekk fronten vi observerer på mikrometer skala (0.001mm) i system 2),
når de to pleksiglass platene brytes fra hverandre, fremstår som en «hakkete» linje.
Dette fordi styrken på kraften som kreves for å sprekke pleksiglasset fra ett sted til et
annet, varierer langs hele sprekk fronten. En slik uorden gjør at fronten beveger seg
fremover i form av raske hopp av ulik størrelse noen steder, mens den andre steder
beveger seg meget sakte. En slik blanding av hopp og stillstand langs sprekk fronten
viser seg å være karakteristisk og identisk, uavhengig av hvor fort eller på hvilken måte
vi bryter opp pleksiglasset.
Vi har også demonstrert at mye av det statistiske verktøyet kan brukes på samme måte i
de to systemene for å beskrive strukturene som observeres.
Arbeidet, som har vært eksperimentelt rettet, er utført ved Fysisk institutt i gruppen for
Avanserte Materialer og Komplekse Systemer (AMKS), innen fagfeltet statistisk og
kondenserte fasers fysikk.

Kontaktperson

For mer informasjon, kontakt Christine Sundtveten.

Publisert 30. mars 2012 15:50 - Sist endret 13. apr. 2012 10:20