Vodja laboratorija: red. prof. dr. Matjaž Hriberšek

Raziskovalci in razvojni inženirji imajo pogosto zgolj približno predstavo, kateri deli naprave niso optimalni, a ne vedo natančno zakaj. Računalniška simulacija delovanja naprave lahko v takšnem primeru odkrije vzroke za pomanjkljivosti in s tem omogoči inženirju, da že v procesu razvoja naprave pomanjkljivost najde in jo odpravi, oziroma delovanje naprave izboljša. Kadar naprave delujejo s tekočinami (plini ali kapljevinami), je optimiranje takšnih naprav s klasičnimi inženirskimi pristopi (dimenzijska analiza, eksperimenti na modelih) zelo omejeno uporabno.

Računalniška dinamika tekočin - RDT (ang. Computational fluid dynamics - CFD) predstavlja pomembno področje inženirskih znanosti, saj omogoča reševanje zahtevnih inženirskih problemov toka tekočin in s tem povezanih prenosnih pojavov (prenos toplote in snovi) na povsem novem nivoju. Računalniška dinamika tekočin je interdisciplinarna veda, ki združuje znanja fizike, numerične matematike in računalništva. Pojav v naravi opišemo s fizikalnim modelom, do rešitve pridemo z algoritmi numerične matematike, ki jih izvajajo specializirani računalniški programi na visokozmogljivih računalnikih. Medtem ko je večina  klasičnega inženirskega dela na področju mehanike tekočin vezana na enodimenzionalne modele in uporabo eksperimentalno dobljenih korelacij, ki so omejeno uporabni,  obravnava  RDT realne prostorske geometrije in realne parametre obratovanja. Inštitut IEPOI na FS Maribor je  vodilni v Sloveniji po svojih raziskovalnih dosežkih v RDT (programski paket BEEAS, številni mednarodni projekti in objave v najpomembnejših mednarodnih strokovnih revijah).

Področja uporabe CFD najdemo na področju aerodinamike (letalska in helikopterska tehnika, oblikovanje vozil, zgradb in  konstrukcij...),  procesne tehnika (mešalne naprave, cevni sistemi, filtrirne naprave, kristalizacija, sušenje), turbinskih in toplotnih strojev (konstruiranje turbin, črpalk, toplotnih prenosnikov), okoljevarstvenega inženirstva (zgorevanje, razširjanje strupenih snovi, čistilne naprave), proizvodne tehnologije (procesi preoblikovanja, vlivanja), na mnogih področjih pa se bo še uveljavila, saj postajajo računalniški programi (uspešno uporabljeno znanje) kot tudi računalniki vedno zmogljivejši ter relativno dostopnejši.

Težišče razvoja CFD metod znotraj inštituta IEPOI:

  • laminarni tok newtonskih in nenewtonskih tekočin.
  • turbulentni tok,
  • prenos toplote in snovi,
  • večfazni tok,
  • reaktivni tok.

Raziskovalni projekti, v katerih je vključen razvoj novih modelov v RDT: