Termodynamiikka ja polttotekniikka
Polttotekniikan kehittäminen on keskeisessä asemassa energiatuotannon päästöjen vähentämisessä, etenkin osana siirtymistä uusiin bioperäisiin polttoaineisiin. Tutkimuksessa hyödynnetään sekä empiiristä että laskennallista termodynamiikkaa.
Termodynamiikan ja polttotekniikan alan erikoisosaamista Aalto-yliopistolla edustaa nimensä mukaisesti teknillinen ja kemiallinen termodynamiikka, lämmön- ja aineensiirto sekä nykyaikainen polttotekniikka ja näitä hyväksikäyttävät kemian, metallurgian, metsäteollisuuden ja tietysti energiateollisuuden prosessit. Ilmiöitä ja prosesseja tarkastellaan sekä laskennallisesti, että kokeellisin menetelmin.
Käytössä ovat uusimmat simulointitekniikat sekä CFD-laskennassa (computational flyid dynamics), että yleisemmän tason prosessimalleissa. CFD-laskennan terävintä kärkeä edustaa laboratorion LES (large eddy simulation) laskentatutkimus. Prosessien blokkitason simulointi- ja optimointityökalut edustavat alan uusinta aaltoa, laskennassa on mukana energiateknisten tarkasteluiden lisäksi faasimuutokset, kemialliset reaktiot, kuljetusilmiöt ja monitavoite optimointi.
Kokeellisen tutkimuksen erityispiirre on perinteisten mittausten lisäksi optisten tutkimusmenetelmien käyttö palamisen tutkimuksessa. Käytössä on mm. PIV/LIF/LII laitteisto, jolla pystytään tehokkaasti tutkimaan palamisessa tapahtuvia virtausilmiöitä, kemiallisia reaktioita sekä noen syntymekanismeja. Kokeellisen tutkimuksen iso tukijalka on myös kuva-analyysiin perustuva pisaroitumistutkimus, jossa sovellutuksena on mm. pisaroituminen otto- ja dieselmoottorin sylinterissä, mustalipeän pisaroituminen ja palaminen soodakattilassa sekä huonolaatuisten kaasujen hallittu poltto.
Tulevaisuudessa Termodynamiikka ja Polttotekniikka -ryhmä tulee painottamaan tutkimuksessa edelleen uusien ja tehokkaampien prosessien kehittämistä. Käynnistyviä ja jo käynnistyneitä uusia tutkimusaiheita ovat mm. itsepaineistuva polttoprosessi, biomassan ylikriittinen vesihöyrykaasutus, dual-fuel ja suurpaine moottoripalamistekniikat, SCR-teknologia, metallurgisten prosessien reaktioiden tehokas mallinnus ja biofysikaaliset ilmiöt sekä nesteiden alijäähtymisen hallinta.
