TEMATY PRAC DOKTORSKICH (2007)
1. Oddziaływania hydrodynamiczne mikrocząstek w lepkim płynie
Projekt przewiduje teoretyczną i numeryczną analizę ruchu grup cząstek w lepkim płynie. Cząstkami takimi są np. mikroorganizmy, naturalne zanieczyszczenia lub sztucznie skonstruowane mikromechanizmy poruszające się w środowisku wodnym. Ich ruch następuje pod wpływem stałych sił zewnętrznych (np. grawitacji) lub na skutek oddziaływania z przepływem zewnętrznym płynu. Kiedy cząstki tworzą stabilną grupę, pozostając blisko siebie, a kiedy rozdzielają się na mniejsze układy? Odpowiedź na to pytanie jest trudna, ponieważ oddziaływania hydrodynamiczne nie są potencjalne, ani nawet parami addytywne. A zatem nie ma prostego odpowiednika kryterium ujemnej energii dla układu związanego. Celem pracy doktorskiej jest analiza dynamiki pewnych wielocząstkowych układów modelowych i zbadanie dla nich warunków samoistnego grupowania i rozdzielania cząstek. W szczególności interesujące jest przeanalizowanie stabilnych ruchów periodycznych oraz wyznaczenie efektywności pływania mikoroobiektów zbudowanych ze sferycznych cząstek połączonych elastycznie i wykonujących ruchy cykliczne.
www.ippt.gov.pl/~mekiel/dynamika.pdf
2. Deformacja i rozpad zespołu cząstek w przepływie lepkiego płynu
Praca doktorska polegać będzie na wyznaczeniu ruchu początkowo kulistej grupy bliskich cząstek zawieszonych w lepkim płynie. Ruch cząstek wygenerowany może zostać np. przez zewnętrzny przepływ pomiędzy dwiema równoległymi płaskimi ścianami, lub pole grawitacyjne. Powstają pytania: Czy i jak długo większość cząstek będzie pozostawać razem? Ile cząstek odłączy się? Inaczej mówiąc, jak silnie będą one oddziaływać ze sobą? Odpowiedź na to pytanie jest istotna w wielu praktycznych zastosowaniach, dotyczących procesu transportu i osadzania cząstek zarówno w mikrokanałach, jak i w naturalnych układach biomedycznych. W szczególności, przewidziane jest zastosowanie w/w analizy teoretycznej do modelowania procesu inhalacji leku i jego transportu w drogach oddechowych człowieka, w ścisłej współpracy z Wydziałem Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej, gdzie przeprowadzone zostaną prace doświadczalne nad tym samym zagadnieniem. Przeanalizowany zostanie także wpływ zmiany geometrii powierzchni jednej lub obu ścianek (np. zwężenie, wybrzuszenie) na proces zmiany kształtu zespołu cząstek i jego rozpad.
www.ippt.gov.pl/~mekiel/aerozol.pdf
3. Hydrodynamika procesu filtracji zanieczyszczeń
Praca doktorska polegać będzie na teoretycznej i numerycznej analizie ruchu cząstek w przepływie lepkiego płynu o ograniczonej geometrii, która oddaje zasadnicze cechy geometrii układu filtracyjnego stosowanego w przemyśle. Praca prowadzona będzie we współpracy z Modern Technologies and Filtration oraz Instytutem Geofizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Podstawowym zadaniem jest obliczenie średniego czasu przebywania cząstki w takim modelowym układzie filtracyjnym o uproszczonej geometrii (np. dwie równoległe ścianki porowate, cylinder o porowatych ścianach) i odpowiednim przepływie zewnętrznym, w zależności od rozmiaru cząstki i parametrów opisujących układ filtracyjny.
www.ippt.gov.pl/~mekiel/filtracja.pdf