Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet, Institut for Matematiske Fag

Fagområde

Fluid dynamik

Forskningsleder

Johan Rønby Pedersen

Adjunkt, født 1979

Projekttitel

Nye computeralgoritmer til simulering af væskeoverfladers dynamik

Hvad handler dit projekt om?

Tag en halvfyldt vandflaske og ryst den kraftigt. Du vil se at vandoverfladen bevæger sig vildt og kompliceret. Mit forskningsprojekt går ud på at nytænke de computeralgoritmer man bruger til at simulere den slags væskestrømninger. Det vil jeg gøre dels ved hjælp af avanceret computergeometri og dels med såkaldte mimetiske metoder, hvor matematiske symmetrier og strukturer bevares i oversættelsen af bevægelsesligningerne til numeriske metoder. Målet er at udvikle den næste generation af hurtige og nøjagtige simuleringsværktøjer til strømninger med overflader. Det vil bane vejen for digitalisering af en lang række ingeniørdesignprocesser, hvor samspillet med en væskeoverflade er designbestemmende for et produkt eller en konstruktion.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Efter min PhD i teoretisk fluiddynamik på DTU var jeg i 6 år forsker i virksomheden DHI, hvor jeg bl.a. brugte simuleringssoftware til beregning af bølgelaster på konstruktioner til havs. Jeg oplevede hvordan de eksisterende koder havde nogle fundamentale problemer ift. at repræsentere og fremskrive en bølges form. Takket være en Sapere Aude Forskertalent bevilling udviklede jeg en numerisk metode, som løste en række af problemerne med bølgeberegninger. Metoden blev udgivet som open source kode og viste sig meget nyttig indenfor mange andre anvendelsesområder. Det bredte min forskning ud til i dag at omfatte det mere generelle numeriske problem at simulere en væskeoverflade på computere.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

Der er flere udfordringer med væskeoverflader i computersimuleringer. Dels er der et pludseligt hop i fluidegenskaberne hen over overfladen. F.eks. hopper massetætheden med en faktor 830 hen over en luft-vand overflade. Det kan traditionelle numeriske metoder "ikke lide", da de er udviklet til at håndtere glat varierende funktioner. Dels indeholder overfladen ofte meget fine strukturer, som det kræver meget stor opløsning af indfange, ligesom man skal bruge mange pixels for at få alle detaljerne med i et billede. Når antallet af "pixels" i en simulering stiger, vil beregningstiden også stige - ofte i en grad så det bliver praktisk uanvendeligt. Hvis vi lykkes med at løse disse problemer vil vi stå med et kraftfuldt værktøj, der både kan bruges til anvendelsesorienteret og fundamental forskning i fluiddynamik.

PortraitPic Johan Rønby pedersen.jpg

Billedet er et snapshot af en den computersimulering, projektet arbejder med. 

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Virtuel prototyping med vores nyudviklede redskab kan bidrage til f.eks. billigere og bedre havvindmøllefundamenter, mere energieffektive skibsskrog og mere optimale brandsprinklere og astmasprays. Simuleringer af bølgebrydning kan f.eks. bidrage til forståelsen af CO2 udveksling mellem atmosfære og hav. Simulering af boblers dynamik kan lede til mere effektive kemiske procesanlæg. De metoder der udvikles i projektet vil blive udgivet som open source i en kode kaldet OpenFOAM, der bruges af tusinder af ingeniører og forskere verden over. Det vil sikre stor og hurtig impact og vil lede til nye internationale forskningssamarbejder. Min forskergruppe vil især engagere sig i anvendelser, der fremmer den grønne omstilling og afbøder klimaforandringernes effekter.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

At starte min egen forskergruppe er intet mindre end en drøm der går i opfyldelse for mig. Mit mål er at opbygge en verdensførende gruppe indenfor mit forskningsfelt og det er nu indenfor rækkevidde. Med ro på finanserne de næste 4 år giver det mening at forfølge de langsigtede og modige mål. Bevillingen gør det også muligt at opbygge et nyt samarbejde med en af de førende grupper indenfor overfladenumerik ved Sorbonne Universitet i Paris. Det glæder jeg mig rigtig meget til. Og så glæder jeg mig til at invitere forskere og studerende til Danmark under de workshops og den sommerskole, som er en del af projektet.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg elsker at læse, selvom jeg er en langsom læser. Man er lissom mere et helt menneske, når man er i gang med en god bog. Lige nu læser jeg "Lykke-Per", hvis begejstring for strømningsberegninger og vandbygning jeg fuldt ud deler. Når jeg skal koble af, spiller jeg guitar, klaver og synger, sådan lejrbål-style. Stressdæmonen holdes fra døren med løbeture og vinterbadning. Jeg elsker at debattere politik, især når vi er rygende uenige og alligevel lykkes med at lytte til hinanden. Rygraden i mit liv er min vidunderlige hustru, Herdis, og vores to dejlige og skøre unger, Carl og Vilfred, på 8 og 5 år.

Bopælskommune

København

Gymnasium

Gladsaxe Gymnasium