קתדרות

הפעילות המחקרית של הקתדרה הינה בתחום המכניקה החישובית, העוסקת בפיתוח ויישום שיטות נומריות לפתרון בעיות העולות בהנדסה ומדע שימושי.  הדגש הינו על ניסוח כלים חישוביים משופרים להתפשטות גלים, אינטראקצית זורם-מוצק, והנדסה ביורפואית.   מחקרים מהעת האחרונה כוללים ייצוב מרחבי לניתוח תלוי זמן, שיטות רב-סקאליות בלתי רציפות, הרחבת טכניקות צימצום מבני לבעיות מצומדות עם פילוגי עמיסה מורכבים, אכיפת אילוצי דיריכלה על ממשקים מוטבעים, וניסוחים וריאציונליים חדשניים לבעיות הופכיות העולות בדמיות רפואית, עם יישום אפשרי בגילוי ואיבחון סרטן.

את תחום המחקר בו אני עוסקת ניתן להגדיר כ- "זרימה רב פאזית". זרימה רב פאזית הינה ענף במכניקת הזורמים העוסק בזרימה בו זמנית של מספר פאזות כגון: גז-נוזל, מוצק-נוזל או שלוב של גז-מוצק-נוזל. לחקר הזרימה הרב-פאזית חשיבות בתחומי הנדסה רבים בגון: יצור אנרגיה, תעשיית הנפט, אנרגיה סולרית, בטיחות כורים גרעיניים והנדסת סביבה. מחקריי בתחום זה כוללים הן ביצוע ניסויים והן בפיתוח מודלים אנליטיים ונומריים. זרימה רב פאזית הינה זרימה מורכבת ביותר ואינה ניתנת לניסוח אנליטי מדויק. מחקרי מאופניים באיתור הגורמים הפיסיקליים העיקרים הקובעים את התנהגות מערכות אלו, ועל בסיס זה פיתוח מודלים פשוטים אך רבי עצמה בעלי כושר חיזוי.< הנושאים העיקריים של מחקריי הם:

• תצורות זרימה: בזרימה דו-פאזית גז-נוזל הפילוג המרחבי של פני הפאזות יוצר תצורות זרימה שונות. לתצורות הזרימה חשיבות רבה בתכנון מערכות זרימה דו-פאזיות. פותח מודל אנליטי כללי המאפשר חיזוי תצורת הזרימה עבור כל תנאי תפעול.<
• הידרודינמיקה של תצורות הזרימה: פותחו מודלים תיאורטיים המאפשרים חיזוי של פרמטריים הידרודינמים עבור כל תצורת זרימה. דגש מיוחד ניתן לפתוח המבנה של זרימת סלאג. זרימת סלאג הינה זרימה לסירוגין של "פקקי" נוזל המופרדים על ידי בועות מוארכות.
• יציבות של זרימה מופרדת: זרימה מופרדת כוללת זרימה רבודה וזרימה אנולרית. נעשתה הבחנה בין יציבות פני השטח ויציבות ה"מבנה" של הזרימה המופרדת. התמונה הכוללת שהתקבלה מניתוח זה יושמה הן לחיזוי מעברים בין תצורות זרימה והן לקביעת הפיתרון הפיסיקלי כאשר מתקבל ריבוי פתרונות במצב עמיד<
• Slug tracking : פותחו מודלים נומריים לעקיבה אחרי תנועה של זרימת סלאג בצנרת עם שיפועים משתנים. המודל מאפשר חיזוי של מבנה הזרימה והמהירויות האופייניות כתלות במקום ובזמן.
• שינוע הידראולי: בוצעה עבודה תיאורטית לחיזוי משטרי זרימה, מפל לחץ ופילוג ריכוזים בזרימה של חלקיקי מוצק בנוזל. תוצאות המודל אומתו באמצעות ניסויים ושימוש בשיטות מדידה מתקדמות
• אפיון סטטיסטי של זרימת סלאג: זרימת סלאג הינה זרימה מורכבת בעלת אופי לא תמידי. פאן הביניים בין הגז לנוזל בזרימה זו נדגם על ידי גששים אופטיים ושיטות טומוגרפיות. מבוצעים ניתוחים סטטיסטים של הפרמטריים ההידרודינמיים בתחום רחב של ספיקות גז ונוזל ושיפועי צנרת
• מבנה שובל של בועת טיילור: בועת טיילור הינה בועה מוארכת המהווה חלק מהמבנה של זרימת סלאג. שדה המהירות הדו-ממדי והחזק הגז בשובל הבועה נחקרים באמצאות שיטת מדידה מתקדמות כגון: PIV (Particle Image Velocimetry), עבוד תמונה ושימוש בסיבים אופטיים. למבנה זה חשיבות רבה בהבנת התפתחות זרימת סלאג תוך רדיפה ואיחוי של בועות.
• יציבות זרימה דו פאזית בצינורות מקבילים: בזרימה דו פאזית בצינורות מקבילים עם הזנה משותפת קימות תופעות של התפלגות לא אחידה של הפאזות בין הצינורות. תופעה זו נחקרת הן עבור מקרה אדיאבטי (ללא חימום) והן עבור מקרה דיאבטי (חמום ואיוד של הפאזה הנוזלית). במחקר זה מבוצעת הן עבודה ניסיונית והן עבודה תאורטית. לתוצאות המחקר חשיבות ישירה להפקת אנרגיה מתחנת כוח סולרית המייצרת קיטור באמצאות מרכזים פרבוליים.