BH20AJ110 THEORY AND MODELING OF MULTIPHASE FLOWS 10 ECTS cr Theory and Modeling of Multiphase Flows, Monifaasivirtausten teoria ja mallinnus

Transkriptio

1 Energiatekniikan jatko-opintokurssit Doctoral courses offered by Energy Technology op/cr BH10AJ100 Energiatekniikan jatko-opintojakso 2-10 BH20AJ100 Numerical Modeling and Data Analysis Methods in Heat and Fluid Flow Engineering: 10 Macroscale and Nanoscale BH20AJ105 Introduction to Technical and Scientific Writing 2-4 BH20AJ110 Theory and Modeling of Multiphase Flows 10 BH20AJ120 Theory and Simulation of Dispersed-Phase Multiphase Flows 10 BH30AJ101 Ydinvoimatekniikan jatko-opintokurssi 3-8 BH30AJ106 Ydinturvallisuuskurssi 4-8 BH30AJ110 Fuusioenergiatekniikka 4 BH30AJ120 Ydinonnettomuuksien hallinta 3 BH10AJ100 ENERGIATEKNIIKAN JATKO-OPINTOJAKSO 2-10 op Postgraduate Course in Energy Technology Järjestetään tarvittaessa, seuraavan kerran syksyllä professori, TkT Jari Backman professori, TkT Timo Hyppänen dosentti, TkT Payman Jalali dosentti, TkT Juha Kaikko professori, TkT Jaakko Larjola professori, TkT Esa Vakkilainen professori, TkT Juhani Hyvärinen Opiskelija perehtyy jatkotutkintoonsa liittyviin energiatekniikan erikoiskysymyksiin. Järjestetään seminaarityyppisenä periodiopetuksena. Seminaarien sisältönä vaihtuvat energiatekniikkaan liittyvät aiheet. Opintojakson voi suorittaa ja sisällyttää jatkotutkintoon useammin kuin kerran. Syksyllä 2014 sisältönä höyryn kehityksen erityiskysymyksiä. Kurssi perustuu kirjaan Ishigai, Seikan: Steam Power Engineering, laajuus 6 op. Suoritustavat Sovitaan tarpeen mukaan (seminaariesitelmä, harjoitustyö ja/tai tentti tai kirjatentti). Mikäli jatko-opintokurssin sisältönä on tieteellinen kirja, opintopistelaajuus määräytyy kirjan laajuuden mukaan. Syksy 2014: Luentoja 14 h, 1-4 harjoitustyötä sekä seminaariesitys kurssimateriaaliin perustuen. Arvostelu Arvosteluperusteet sovitaan erikseen riippuen suoritustavasta. BH20AJ100 NUMERICAL MODELING AND DATA ANALYSIS METHODS IN HEAT AND FLUID FLOW ENGINEERING: MACROSCALE AND NANOSCALE 10 ECTS cr Numerical Modeling and Data Analysis Methods in Heat and Fluid Flow Engineering: Macroscale and Nanoscale, Numeerinen mallinnus ja data-analyysimenetelmät lämpö- ja virtaustekniikassa - makro- ja nanoskaala This course is organized to teach different types of numerical methods used in heat and fluid flow problems existing in mechanical and chemical engineering for systems through macroscale to nanoscale. Moreover, specific practical applications are introduced for which certain numerical simulation and postprocessing methods are employed. Basic equations in fluid and heat flow and various methods of numerical simulation; Boundary element method in potential problems; Introduction to dynamical system approach for the modeling of turbulence; Semi-deterministic methods of turbulence modeling; Wavelets: the

2 mathematical functions as filters in turbulence modeling; Introduction to molecular dynamics (MD) simulations; Introduction to Monte Carlo (MC) simulations in radiation; Basic knowledge of statistics for the analysis of fluctuations and time series; Wavelets and their applications in signal processing and function approximation; Overall view of heterogeneous media; Microstructural characterization of multiphase materials; Transport phenomena within multiphase systems; Granular materials and particulate systems; numerical modeling in biological systems. Modes of Study Lectures 14 h, practices 14 h, 2 homework assignments 40 h, project on 1st half 60 h. Lectures 14 h, practices 14 h, 3-4 homework assignments 64 h, seminar or project on 2nd half 40 h. Grades calculated based on the percentage obtained from the above mentioned hours devoted to homework assignments (about 30%), projects and seminar (about 70%). BH20AJ105 INTRODUCTION TO TECHNICAL AND SCIENTIFIC WRITING 2-4 ECTS cr Introduction to Technical and Scientific Writing, Johdatus teknilliseen ja tieteelliseen kirjoittamiseen Arranged any time if the number of participants is at least 5. Enrolment by to Payman Jalali. Modes of Study Study materials The main purpose of this course is to help doctoral students and researchers to improve their skills for writing scientific articles, reports, proposals as well as presentations for research. Basic tools and databases for scientific research and writing are introduced. The importance of technical and scientific writing. How scientific publications are graded? Searching databases of scientific sources. Primary steps for writing different parts of an article: Abstract, Introduction, Methods & Formulation, Results & Discussions, Conclusions, References, Figures & Tables. How to write scientific and technical reports, theses and proposals? Introduction to generating high-quality figures and demonstrations. Judgement and criticizing articles, how to write rebuttal? Intensive course. 2 ECTS cr: lectures 10 h, writing a scientific article with revisions and its presentation 35 h, 1-2 homework assignments 7 h. Additional 2 ECTS cr: a second longer article to be written 52 h. homework assignments (10-20%), article(s) and presentation(s) (80-90%). The course material is sent by . BH20AJ110 THEORY AND MODELING OF MULTIPHASE FLOWS 10 ECTS cr Theory and Modeling of Multiphase Flows, Monifaasivirtausten teoria ja mallinnus The course gives a basic knowledge about formulation of conservation equations for multiphase flows with examples of different multiphase flows found in energy engineering. The course presents mathematical models, simplifying assumptions and simulation models used for solving multiphase flow problems. The course starts with an introduction to basic vector and tensor algebra and different notations commonly used in continuum mechanics. Fundamentals of continuum mechanics: Vectors in a Cartesian coordinate system - Tensor algebra - Summation convention and tensor notations. Problems in continuum mechanics: Navier-Stokes equations for 1-phase fluid flows - Basic principles and definitions in two-phase flows - Conservation equations in two-phase flows. Flow models in Two-Phase Flows: Homogeneous model, Separated two-phase flow model. Mathematical Formulation of the Mixture Model for Multiphase Flows: Balance equations for the mixture and continuity equation for a phase - Drag force and force balance equation - Model applications. Suspensions of solids in fluids: Fluidized beds and fluidization phenomenon - Mathematical modeling of fluidized and packed beds - Computer simulation methods in gas-solid systems.

3 Modes of Study Lectures 14 h, practices 14 h, 2-3 homework assignments 45 h, project 1 on 1st half 60 h. Lectures 14 h, practices 14 h, 2-3 homework assignments 45 h, project 2 or seminar on 2nd half 54 h. homework assignments (about 40%), projects and seminar (about 60%). BH20AJ120 THEORY AND SIMULATION OF DISPERSED-PHASE MULTIPHASE FLOWS 10 ECTS cr Theory and Simulation of Dispersed-Phase Multiphase Flows, Dispergoituneen faasin monifaasivirtaukset - teoria ja simulointi The course is in continuation of the course BH20AJ110 with more specific insights into the theories and simulation methods of multiphase flows. Since dispersed-phase flows are the most common type of flow found in energy and environmental technologies as well as chemical technology, this course teaches doctoral students in these fields to understand the theoretical concepts and the methods of simulations of dispersed-phase flows. Introduction (industrial applications and theoretical study), basic properties of dispersed phase flows, size distribution definitions, particle-fluid interaction model, particle-particle interaction model, continuous phase equations. Droplet-particle cloud equations, numerical modeling: 1. Dilute flows (Lagrangian models), 2. Dilute flow (two-fluid model), 3. Dense flows (Lagrangian approach), 4. Dense flows (Eulerian approach), Molecular Dynamics (MD) simulation techniques: 1. Event-driven algorithms, 2. Soft-sphere or Discrete Element Method (DEM). Modes of Study Lectures 14 h, practices 14 h, 2-3 homework assignments 45 h, project 1 on 1st half 60 h. Lectures 14 h, practices 14 h, 2-3 homework assignments 45 h, project 2 or seminar on 2nd half 54 h. homework assignments (about 40%), projects and seminar (about 60%). BH30AJ101 YDINVOIMATEKNIIKAN JATKO-OPINTOKURSSI 3-8 op Postgraduate Course in Nuclear Engineering Luennoidaan tarvittaessa. Ilmoittautuminen sähköpostilla professori Juhani Hyväriselle. Suoritustavat Arvostelu Oppimateriaalit professori, TkT Juhani Hyvärinen tuntiopettaja, N. N. Opintojakso perehdyttää opiskelijan tiettyyn ydinvoimatekniikan erikoisalueeseen. Opintojakso järjestetään vaihtuvista ydintekniikkaan liittyvistä aiheista. Opintojakson voi suorittaa ja sisällyttää jatkotutkintoon useammin kuin kerran. Luentoja ja/tai seminaareja pohjautuen kirjallisuuteen. Seminaaritutkielman kirjoittaminen ja esittäminen ja/tai seminaarikokonaisuuden tenttiminen. Kirjallisuuden tenttiminen. Arvosteluperusteet sovitaan erikseen riippuen suoritustavasta. Ilmoitetaan osallistujille yksilöllisesti. BH30AJ106 YDINTURVALLISUUSKURSSI 4-8 op Basic Professional Training Course on Nuclear Safety Kurssi on tarkoitettu vain tohtoriopiskelijoille. Osallistujamäärä intensiivikurssilla on rajoitettu. Järjestetään vuosittain. Ilmoittautuminen sähköpostilla professori Riitta Kyrki- Rajamäelle. tuntiopettaja, N. N.

4 Muodostaa kokonaiskuva ydinvoimalaitosten turvallisuuden perusteista ja käytännöstä Suomessa vaativiin asiantuntijatehtäviin. Suomen oloihin sovellettu IAEA:n kurssiin perustuva Basic Professional Training Course on Nuclear Safety. Suoritustavat Kuusi 3-4 päivän pituista intensiivijaksoa (loka-maaliskuu), jotka sisältävät luentoja, ryhmätöitä ja kertaustehtäviä tai omatoiminen opiskelu Internetin välityksellä (luentolyhennelmät, kalvot ja videoidut luennot). Arvostelu Kertaustehtävät 100 %. Omatoimisessa opiskelussa tentti 50 % ja kertaustehtävät 50 %. BH30AJ110 FUUSIOENERGIATEKNIIKKA 4 op Fusion Technology Järjestetään intensiivikurssina tarvittaessa. Ilmoittautuminen sähköpostilla professori Riitta Kyrki-Rajamäelle. Opintojakson tavoitteena on perehdyttää opiskelija fuusioenergian hyväksikäytön mahdollisuuksiin, fuusiovoimalaitoksen periaatteisiin ja fuusiotutkimuksen nykytilaan. Maailman energiavarat ja fuusio. Fuusion perusfysiikkaa, fuusioreaktiot, Lawsonin kriteeri. Plasmafysiikan perusteita. Plasman magneettinen ja inertiaalikoossapito. Myonikatalysoitu fuusio. Tokamakfuusioreaktorin periaate, plasman koossapito, kuumennus, virranajo ja diagnostiikka. Fuusiovoimalaitoksen periaatteet, erikoispiirteet, turvallisuus, ympäristövaikutukset ja kustannukset. Fuusiotutkimuksen nykytila, kansainväliset fuusiotutkimushankkeet. Suoritustavat Intensiivikurssi. Luentoja 18 h, harjoituksia 18 h. Itsenäistä työskentelyä 68 h. Arvostelu Tentti 70 %, harjoitustyö 30 %. Oppimateriaalit Luentomoniste. BH30AJ120 YDINONNETTOMUUKSIEN HALLINTA 3 op Management of Nuclear Accidents Ilmoittautuminen WebOodin kautta. Luennoidaan joka toinen vuosi, seuraavan kerran lukuvuonna Vuosikurssi ja periodi periodi 4 Vastuuhenkilö(t): professori, TkT Juhani Hyvärinen Opintojakson suoritettuaan opiskelija - ymmärtää ydinvoimaonnettomuuksien eri aiheutumis- ja estomekanismit - ymmärtää ydinpolttoaineessa mallinnettavat ilmiöt - ymmärtää vakavaan onnettomuuteen liittyvät fysikaaliset ilmiöt ja niiden lieventämismekanismit - osaa muodostaa ketjun ydinvoimalaitospäästöstä ja sen leviämisestä yksilöiden säteilyannoksiin asti - ymmärtää turvallisuusjärjestelmien suunnitteluperusteet. Ydinvoimalaitosonnettomuuksien oletetut syyt. Ydinpolttoaineen ilmiöt ja niiden mallinnus. Vakavien onnettomuuksien ilmiöt ja mallinnus. Ydinvoimalaitospäästön leviämismallit ja biologisten säteilyannosten synty. Harjoitustyö. Suoritustavat Luentoja 15 h, itsenäisen työn osuus: harjoitustyön tekeminen 43 h, tenttiin valmistautuminen 17 h ja tentti 3 h, 4. periodi. Kokonaiskuormittavuus 78 h. Arvostelu Kiittäen hyväksytty/hyväksytty/hylätty, tentti 80 %, harjoitustyö 20 %. Oppimateriaalit Moodle käytössä. Luentomoniste. Edellytykset BH30A0001 Ydinenergian yleiskurssi BH30A0200 Ydinvoimatekniikka I

5 Päivitetty lukuvuoden opetussuunnitelman mukaisesti/ Updated according to the curriculum of the academic year : Edellä esitettyjen jatko-opintokurssien lisäksi myös alla olevat LUT:n energiatekniikant diplomiinsinöörin tutkinnon opintojaksot ovat tohtoriopintoihin soveltuvia. Näiden opintojaksojen kohdalla on maininta Opintojakso soveltuu myös tohtoriopintoihin. In addition to the doctoral courses above, the Master s-level courses in Energy Technology listed below may be included in doctoral studies. The suitability is mentioned in the course description. BH30A0600 Säteilysuojelu BH30A0701 Reliability Engineering BH30A1800 Applied Reactor Physics BH30A1900 Thermal Hydraulics of Nuclear Power Plants BH30A2000 Ydinvoimalaitosten termohydrauliikan mallinnus BH30A2200 Experimental Nuclear Thermal Hydraulics BH40A1100 Kaasudynamiikka BH40A1200 Turbokoneiden konstruktiotekniikka BH40A1500 Turbulence Models BH50A1500 Bioenergy Technology Solutions BH70A0001 Numerical Methods in Heat Transfer BH70A0101 Advanced Modeling Tools for Transport Phenomena