lu.se

Beskrivning av vår verksamhet

Vid avdelningen för Förbränningsfysik bedrivs forskning och utbildning inom områdena förbränningsdiagnostik samt kemiska beräkningar av förbränningsfenomen.

Diagnostiska metoder är nödvändiga för att kunna bygga kunskap om hur förbränning fungerar. Vid Förbränningsfysik utvecklas optiska mätmetoder, i de allra flesta fall baserade på användandet av lasrar. En laser är en speciell ljuskälla som kan alstra ett ljus med unika egenskaper. Vanligt ljus från solen eller en glödlampa består av ett stort antal olika våglängder (det vill säga färger) och ljuset emitteras åt alla håll. Laserljus alstras på i princip en enda våglängd och är riktat i en stråle, vilket innebär att man med optiska linser effektivt kan ledadetta nästan hur man vill. En stor fördel med laserljus är också den mycket höga toppeffekt man kan erhålla. 

Vad har man då laserljuset till? Jo, genom att sända en laserstråle genom ett mätområde kan man växelverka med molekylerna eller partiklarna i detta område. Denna störning orsakar ofta en ny ljusutsändning, denna gång från molekylerna eller partiklarna själva, en ljusutsändning som kan mätas och tolkas i form av till exempel temperatur eller ämneskoncentrationer. Växelverkan mellan laserljuset och materian gör också att laserstrålens egenskaper förändras. Detta utnyttjas i vissa tekniker och där läses informationen istället från en uppmätning av dessa egenskaper före och efter passage genom ett mätområde.

För mer information se Diagnostiska metoder.

Fördelen med optiska metoder framför alternativa metoder där mätprober används, är att de är beröringsfria. Visst stör vi ett antal molekyler eller partiklar i mätområdet en aning, men det sker under så korta tidsrymder och i sådan låg omfattning att vi i regel inte påverkar förbränningsförloppet. Vi har alltså möjligheten att mäta utan att störa det vi mäter - en uppgift som är ganska svår i många fall. En uppenbar nackdel med optiska tekniker är att de kräver optisk tillgång till det område man vill mäta. Detta är inga problem i en vanlig testflamma i ett laboratorium, men studier av förbränningsförloppet i en Dieselmotor kräver speciellt konstruerade motorer utrustade med speciellt fönsterglas.

Med våra mätmetoder kan vi mäta bland annat temperaturer, ämneskoncentrationer, partikelstorlekar och flödeshastigheter. Förutom att ge oss direkt förståelse för ett förbränningförlopp är sådana data mycket användbara för att validera både kemiska och flödesdynamiska modeller. På vår avdelning finns en verksamhet där kemiska beräkningsmodeller utvecklas för att kunna simulera ett förbränningsförlopp i till exempel en bilmotor. Eftersom hundratals kemiska reaktioner pågår samtidigt under ett typiskt förbränningsförlopp, kan dessa modeller bli mycket komplicerade. Mycket arbete läggs på att försöka finna sinnrika sätt att reducera antalet ingående delreaktioner utan att förändra resultatet nämnvärt. Man skapar så kallade reducerade mekanismer som  kan beskriva den fullständiga mekanismen tillräckligt väl. Mätningar med våra diagnostiska metoder används för att validera modellerna i olika sammanhang. Det kan vara allt från noggranna studier i en testflamma till direkta mätningar inuti en Dieselmotor.

Förutom forskning bedriver vi undervisning inom dessa områden. Vi har tre kurser på LTHs utbildningsprogram samt deltar i kurser som hålls av det nationella centrat CeCOST, i vilket vi är en del.