Šķidra metāla brīvās virsmas elektromagnētiskas stabilizācijas pētījumi pielietojumiem termoakustiski darbināmā magnetohidrodinamiskajā ģeneratorā

Projekta nosaukums:  Šķidra metāla brīvās virsmas elektromagnētiskas stabilizācijas pētījumi pielietojumiem termoakustiski darbināmā magnetohidrodinamiskajā ģeneratorā

Projekta numurs: LU-BA-PG-2024/1-0002

Projekta vadītājs (pēcdoktorants): Artūrs Brēķis

Projekta īstenošanas termiņš: 01.09.2024.-31.08.2025.

Projekta kopējais finansējums: 61 380,00 EUR

Projekta mērķis: Pēcdoktorantūras projekta mērķis ir izpētīt šķidra, elektrovadoša metāla brīvās virsmas elektromagnētiskas stabilizācijas iespējas. Mērķis ir piedāvāt praktisku risinājumu termoakustiskā-MHD enerģijas pārveidotāja kritisko trūkumu novēršanai, tādējādi palielinot tā konkurētspēju un paaugstinot TRL līmeni. Tiks pētītas dažādas konfigurācijas un darbības principu metodes oscilējoša elektrovadoša šķidruma virsmas stabilizēšanai, izmantojot ārēju magnētisko lauku. Projekta pētījuma hipotēze ir sekojoša: Ar pieliktu ārēju magnētisko lauku iespējams stabilizēt oscilējoša elektrovadoša šķidruma brīvo virsmu. Lai demonstrētu un izpētītu šo principu, tiks veikti skaitliski un eksperimentāli pētījumi ar spēcīgu MHD mijiedarbību uz šķidruma brīvās virsmas. Tas tiks veikts, izmantojot īpaši izstrādātu eksperimentālu modelējošu stendu ar specifiski uzbūvētu šķidruma kustības piedziņas mehānismu, kas imitēs termoakustiskā dzinēja darbību. Eksperiments tiks veikts, izmantojot ārēju magnētisko lauku, ko nodrošinās LU FI piecu teslu supravadošais līdzstrāvas magnēts. Pētījuma rezultātus plānots iesniegt publicēšanai un ziņot par tiem attiecīgās starptautiskās konferencēs. Projekta rezultātā tiks sagatavots jauns pētniecības projekta pieteikums, kas tiks iesniegts Latvijas Zinātnes Padomes Fundamentālo un Lietišķo Pētījumu Programmas projektu uzsaukumā.

Projekta rezultāti: iesniegta publikācija – 1, iesniegts projekta pieteikums – 1

01.10.2024. – 31.12.2024.

• Izplānota un veikta sērija modelējošu elektrodinamisku eksperimentu. Veikti testi ar dažādu materiālu un izmēru, cietiem, elektrovadošiem cilindriem mijiedarbībā ar atbilstošu pastāvīgo magnētu lauku. Brīvas krišanas tests cauri magnētam. Veikti mērījumi un salīdzinājums ar “Comsol” elektromagnētiskā lauka simulācijām.
• Paveikta virkne elektrodinamisku eksperimentu ar atsperi, rimstošu svārstību izpētei un svārstību slāpēšanai ar magnētisko lauku. Veikti mērījumi un salīdzinājums gadījumiem ar un bez magnētiskā lauka.
• Noris darbs pie eksperimentāla svārstību stenda izveides elektrodinamiskam testam ar pastāvīgām, uzspiestām, harmoniskām svārstībām.
• Šķidra metāla, InGaSn, brīvās virsmas stabilizācijas svārstību stenda projektēšana magnetohidrodinamiskajam (MHD) virsmas viļņu testam uz supramagnēta.
• Sākts darbs pie “Comsol” skaitlisko modeļu izveides hidrodinamikas uzdevumam šķidruma virsmas svārstībām sākotnēji bez magnētiskā lauka klātbūtnes.
• Novērtēta izmantotās skaitliskās modelēšanas programmatūras aprēķina algoritmu īpatnību ietekme uz iegūstamo rezultātu un iespējamajām atšķirībām no fizikālā gatavotā eksperimenta.
• Oktobrī turpināta mobilitāte Francijā, Grenoblē, “SIMAP” materiālzinātnes un MHD laboratorijā, stiprinot sadarbību izveidojot jaunus vērtīgus kontaktus. Uzturēšanās laikā “SIMAP” laboratorijas seminārā nolasīts referāts par Latvijas MHD aktivitātēm.
• Stažēšanās laikā, Francijā, pateicoties jaundibinātajiem kontaktiem, iepazītas un apmeklētas vairākas jaunas, tematiski saistītas laboratorijas, piemēram, CNRS stipru magnētisko lauku laboratorija, kā arī citas institūcijas, piemēram, arktisko dziļurbumu pētījumu laboratorija. Noskaidrotas sadarbības iespējas.
• Saņemts uzaicinājums uz viesošanos RTU Lietišķās Matemātikas Institūta zinātniskajā seminārā. Nolasīts referāts par pēcdoktoranta pētījumiem LU Fizikas Institūtā. Dibināti vērtīgi, jauni kontakti ar Latvijas MHD teorētiskās zinātnes pārstāvjiem un matemātiķiem.
• Novadītas vairākas ekskursijas fizikas bakalaura 1. kursa studentiem LU Fizikas Institūta laboratorijās, t.sk. iepazīstinot ar pēcdoktorantūras pētījumiem.
• Ņemta dalība apmeklējot kosmosa industrijas un tehnoloģiju izstādi “Space Tech Expo 2024” Brēmenē, Vācijā. Noskaidrotas sadarbības iespējas ar interesējošajiem tehnoloģiju uzņēmumiem un institūtiem, saistībā ar eksperimentiem bezsvara stāvoklī.
• Pētnieciskās aktivitātes proaktīvi popularizētas, un sociālajos tīklos Facebook, LinkedIn un Instagram ziņots par stažēšanās laika un pārējām zinātnes aktivitātēm atbilstoši projektam, izmantojot nepieciešamos tēmturus.
• Sagatavoti un redzamās vietās izvietoti divi A3 formāta informatīvi plakāti par pēcdoktorantūras projektu

01.09.2024. – 30.09.2024.

• Izplānoti elektrodinamiski demonstrācijas eksperimenti projekta 1. darba pakai.
• Sākts darbs pie šķidra metāla eksperimentālā stenda projektēšanas.
• Sameklēti piegādātāji vara un alumīnija apaļstieņiem cieta, elektrovadoša cilindra mijiedarbības ar pastāvīgo magnētu radītu magnētisko lauku izpētei. Plānots veikt gredzenveida magnēta brīvās krišanas testu ar magnētā ieliktu cilindru.
• Veiktas simulācijas “Comsol” programmatūrā atbilstošo magnētiskā lauka un inducēto strāvu sadalījumam, lai novērtētu krišanas laiku.
• Attīstīta projektā plānotā sadarbība ar Kaljāri Universitāti Itālijā un Grenobles Alpu Universitātes (TOP-500 pasaules augstskolu sarakstā) materiālzinātnes institūtu “SIMAP”.
• Rezultātā iesniegts un pieņemts publicēšanai kopīgs “Open Access” raksts žurnālā “Magnetohydrodynamics”, atbilstoši projekta tematikai un ievērojot “FAIR” principus.
• Projekts uzsākts aizbraucot uz “SIMAP” laboratoriju vairāku nedēļu ilgā stažēšanās mobilitātē, Francijā, kur apspriestas tālākas sadarbības iespējas, tostarp nākošajā iesniedzamajā projektā.
• Paralēli tam apmeklēta konference “13th PAMIR International Conference on Fundamental and Applied MHD”, esot līdzautoram kopumā 3 referātiem un tēžu rakstiem, no kuriem 2 saistīti ar projekta tēmu.

Savi pētījumi aktīvi popularizēti, un sociālajos tīklos Facebook, LinkedIn un Instagram ziņots par konferences un stažēšanās laika aktivitātēm atbilstoši projektam, izmantojot nepieciešamos tēmturus.