Faglig innhold

Kurset vil øke forståelsen av strøming i porøse medier, for eksempel strøming av vann i grunnvannsreservoir, strømning i biologiske system, oljereservoir, brenselceller, elektroforese. Faget inneholder en beskrivelse av porøse medier, definerer porøsitet og pakking, og diskuterer virkelige porøse medier (bergarter eller myke materialer). Fraktale former blir belyst. Faget vil deretter ta for seg strømning og utlede Navier Stokes ligning. I forlengelse av dette introduseres Darcy's lov, kapillær strømning og viskøs fingering. For å forstå mønsterdannelse i porøse medier gis det en innføring i lineær stabilitetsanalyse og videre perkolasjonteori og invasjonsperkolasjon. Diffusjonsprosesser og den matematiske beskrivelsen av disse blir gjennomgått. Metoder for å simulere disse fenomen blir gjennomgått, ved å gjennomgå grunnleggende prinsipper slik de typisk blir implementer i form av algoritmer som Gitter-Boltzmann metoden og nettverks-simuleringer.

Læringsutbytte

Etter å ha fullført kurset vil kandidaten ha følgende kunnskaper, ferdigheter og kompetanse:

Kunnskap: (i)Beherske relevant teori for beskrivelse av porøse mediers geometri og transportegenskaper. (ii) Være i stand til å anvende relevante metoder for å simulere strømning i porøse medier og andre enkle geometrier.

Ferdigheter: Evne til å anvende metodene i kurset på virkelige problemer av hydrodynamisk natur.

Generell kompetanse: (i) Være i stand til å identifisere aktuelle verktøy av analytisk og numerisk art for å bidra til pågående forskningsprosjekter. (ii) Ha kunnskap om relevante metoder for å adressere teknologisk utfordringer ved strømning i porøse medier knyttet til samfunnsbehov.

Læringsformer og aktiviteter

Diskusjonsgrupper, problemløsning, forelesninger og videoforelesninger.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger
• Prosjektrapport

Anbefalte forkunnskaper

Anbefalte forkunnskaper er statistisk termodynamikk / statistisk mekanikk. Noen studenter vil ha kjennskap til diffusjon / Langevin's ligning, eller til irreversible termodynamikk. Andre vil kjenne til Boltzmann-ligningen.

Forkunnskapskrav

Et grunnleggende kurs i termodynamikk er krav til deltakelse. Matematikk-kunnskaper bør være tilsvarende MAT 1-3.

Kursmateriell

Egen lærebok er utarbeidet, Physics of Flow in Porous Media. Denne blir distribuert blant studentene.