C O L O F O N. Koerier 3, februari 2004

Koerier 3, februari 2004

10

Sander van Bergen studeerde van 1994 tot 2000 Technische Natuurkunde aan de TU Delft. Als natuurkundig ingenieur ging hij vervolgens aan de slag bij DSM Research. Hoe raakt een fysicus verzeild in de chemische industrie? Wat houdt natuurkundig onderzoek in de procesindustrie in?

2... 3... 4... 6... 8... 10... 14... 18...

19... 22... Wil je graag weten hoe je een 24... hoger genot kunt bereiken 27... dan door eten seks of drugs? Ben je benieuwd naar wat 30... het paramatma is of wil je weten 36... hoe je ervoor kunt zorgen dat je in een volgend leven een pandabeer 40... wordt? Lees dan physics according to the Veda’s 42...

24 27

Het samengaan van twee wervels met dezelfde draaiingszin wordt ook wel ‘vortex merging’ genoemd. Dit fenomeen is al door verschillende onderzoekers bestudeerd, maar tot dusverre is er geen rekening gehouden met het effect van begrenzingen. De vraag is nu: wat gebeurt er wanneer de wervels in een begrensd gebied geplaatst worden, oftewel wat is de invloed van een wand op vortex merging?

C O L O F O N

De Koerier is een periodiek, uitgebracht door de Studievereniging voor Technische Natuurkunde ‘Johannes Diderik van der Waals’, in samenwerking met STOOR, beide gevestigd aan de faculteit der Technische Natuurkunde van de Technische Universiteit Eindhoven. De Koerier verschijnt zes maal per jaar en is te vinden in de bakken onderaan de trap bij de loopbrug, bij het eerste- en tweedejaars practicum en in de Van-der-Waalskamer. De Koeriercommissie bestaat uit: Bas Cloin (voorzitter), Benjamin de Maat (STOOR), Inge van Donkelaar (eindredacteur), Michael Beljaars, Harm Knoops en Thijs Knaapen

44... 47... 50... 53... 56... 57... 58... 58... 60... 60...

Inhoud

Redactioneel Impulsief Mogen wij even STOORen Het onderzoek bij Transportfysica (WDY en GDY) Van-der-Waalskrachten to the max Is er chemie tussen natuurkunde en de procesindustrie? Zelforganisatie van tweedimensionale stromingen “Had jij je al aangemeld voor het symposium?” Van instabiel naar turbulent Stromingsleer? KOM bij FOM Physics according to the Veda’s ‘Vortex merging’ en de invloed van wanden Stralend symposium “Straling” Over het ontstaan en de groei van druppels Even voorstellen: dispuut “Alles Stroomt” Astrid vs. Carolien, de voorzitters van Chaos Variaties in de ‘tropical pipe’ Stromingsleer voor staal en aluminium Sinterwaals 5de lustrum Van-derWaalsBorrel 1978-2003 Barabas grote “Knoop-in-jezakdoek-quiz” Oplossing puzzel Koerier 2 Nauwkeurig meten met een turbine-debietmeter Activiteitenagenda Adverteerdersindex

Van-der-Waalskamer: Ng 0.01 Postbus 513 5600 MB Eindhoven Tel: (040-247)4379 [email protected]

STOOR-kamer: Ng 0.04 Postbus 513 5600 MB Eindhoven Tel: (040-247)4308 [email protected]

Kopij: vóór de deadline in het Koerierpostvak op de Van-derWaalskamer of per e-mail naar [email protected]. 3e editie, jaargang 44, februari 2004 De deadline voor Koerier 4 jaargang 44 is: 03 maart 2004.

Redactioneel

door Inge van Donkelaar

door Paul van Meel

Impulsief Praat van Pollie

B

este lezer, De Koerier die u voor u heeft liggen staat in het teken van de stromingsleer. Dat er op dit gebied veel interessant onderzoek plaatsvindt kunt u lezen in de verschillende bijdragen van de vakgroepen werveldynamica (WDY) en gasdynamica (GDY). Ook zult u in deze Koerier een aantal artikelen vinden van bedrijven die veel te maken hebben met stromingsleer. Als u dus interesse heeft in een stage of baan in deze richting is deze Koerier perfect om u te oriënteren. Vermeldingswaardig is dat het “slapende” Van-der-Waalsdispuut ‘Alles Stroomt’ (een dispuut binnen de vakgroepen WDY en GDY) in de periode voor het verschijnen van deze Koerier weer actief is geworden. Er is een nieuw bestuur gevormd en de leden hiervan zullen zich in deze Koerier aan u voorstellen. Verder ontbreken natuurlijk de gebruikelijke stukjes over activiteiten die in de afgelopen tijd geweest zijn niet. In december hebben twee grote activiteiten plaatsgevonden, namelijk het Borrellustrum en het symposium. Bij allebei de activiteiten ben ik zelf ook aanwezig geweest en ik kan wel zeggen zeggen dat ze zeer goed geslaagd zijn. Dit zult u ook lezen in de verslagen van de activiteiten. Nog een geslaagde activiteit die in december heeft plaats gevonden is de lezing door de Hindoestaanse wijsgeer en natuurkundige Madhavendra Puri. In deze Koerier zult u lezen hoe hij zijn visie op de werkelijkheid heeft verkondigd. Ik ben vast nog wat vergeten te vertellen maar dat maakt niet zo veel uit, wat er in de Koerier staat kunt u het beste zelf lezen.

2

Z

o, dat was 2003 alweer. 2004, here we come! De vakantie, met als hoogtepunt oud en nieuw, is weer voorbij en we gaan vol goede moed het nieuwe jaar in. De jaren vliegen overigens steeds sneller voorbij. Het lijkt eergisteren dat ik begon aan het Vwo en gister dat ik mijn Vwo-diploma ophaalde. Vandaag ben ik al derdejaars op de TU/e en voorzitter van een bruisende vereniging. Wie weet ben ik morgen wel afgestudeerd en over een week dood? Het klinkt een beetje sentimenteel en aangezien ik nog bejaard zal het allemaal wel meevallen. Door de steeds korter lijkende jaren wordt oudejaarsnacht ook minder speciaal. Hoe vaker iets voorkomt des te minder bijzonder het is. De jaarwisseling ís ook eigenlijk slechts een gebeurtenis die voortkomt uit onze eigen definitie van tijd. Een, door ons zelf bedacht, getalletje wordt met één opgehoogd en twee andere beginnen weer bij één. Het is dus niet eens een gebeurtenis maar in feite slechts een gevolg van een simpele, zelfbedachte telling. Het is een nacht als iedere andere nacht waarin de ene dag overgaat in de andere. Het blijft uiteraard een zeer goede reden voor een feestje maar toch… Desalniettemin heeft de overgang van de 31ste naar de 1ste toch wel iets bijzonders voor veel mensen. Het is iets psychologisch, iets dat mensen nodig hebben. Het geeft ze een mogelijkheid om even stil te staan en een keer diep adem te halen. Héél even maar, want de spanning voor het nieuwe jaar dat door een ieders achterhoofd spookt wordt steeds tastbaarder. Het is een moment om vooruit te kijken naar wat het nieuwe jaar zal bieden. Daarnaast is het een moment om terug te kijken op het voorbije jaar. Een moment om te kijken waar het goed of fout ging, en waarom. Uit deze “jaarevaluatie” volgen goede voornemens. Goede voornemens zijn in feite een “plan van aanpak” om, in het jaar van uitvoering, fouten van voorgaande jaren te herstellen of te voorkomen. Het kunnen ook hulpmiddelen zijn om verwachte kansen optimaal te benutten. Inmiddels is het gros van deze voornemens waarschijnlijk alweer vergeten of nu al “niet uitvoerbaar” verklaard. Uiteraard valt het jaar niet stil omdat er genoeg impulsief gehandeld wordt en niet alles afhangt van voornemens. Voor studenten is er nog een moment waarop massaal, veelal studiegerelateerde, voornemens uitgesproken worden. Namelijk aan het begin van het collegejaar. Het meest gehoorde voornemen is, meer studiepunten halen. Of dit een goed voornemen is, laat ik in het midden. Persoonlijk had ik mij voorgenomen om slechts de 2e jaarsvakken die ik nog niet gehaald had, tijdens mijn bestuursjaar te halen. Niet overdreven dus. Ik heb dan ook zojuist mijn eerste (!) poging gedaan om “Approximatie in functieruimten” te halen. Het blijkt maar weer dat het uitvoeren van goede voornemens niet altijd meevalt. Voor mij en mijn bestuursgenoten waren er echter nog meer goede voornemens aan het begin van dit collegejaar. In een vorm die doorgaans niet met voornemens, al dan niet goede, wordt geassocieerd. Ik heb het over ons beleidsplan. Deze “voornemens” worden echter niet vergeten en een deel is inmiddels al uitgevoerd. En met veel plezier moet ik zeggen! Tot zover de voornemens en mijn stukje deze keer. Ik wil iedereen veel succes wensen bij de uitvoering, implementatie of beoefening van genomen voornemens. Voor zover nog aanwezig…

Koerier 3, jaargang 44 (2004)

3

Mogen wij even STOORen

2

003 ligt al weer enkele weken achter ons en vele mensen zijn weer vol goede voornemens begonnen aan het nieuwe jaar. Vele voornemens zullen reeds gesneuveld zijn maar voor degene die het nog steeds allemaal volhouden: keep up the good work.

verschijnselen’ en ‘Trillingen en golven’ zullen als vak verdwijnen. Bij het vak ‘FTV 2’ zal het gedeelte over turbulentie en akoestiek geschrapt worden. Alle overlap wordt er zoveel mogelijk uitgehaald en de vakken waarin eerst overlap zat zullen zoveel mogelijk na elkaar gegeven worden. Studenten zijn bang dat dit kan leiden tot een verzwaring van de studie.

De uitslagen van de verkiezingen op de TU/e zijn inmiddels ook bekend geworden. In de faculteitsraad (FR) zijn de volgende studenten in dezelfde volgorde verkozen: Thijs Meijer, Johan Mentink, Erik Roeling, Wiebe Wagemans en Dirk Hoving. Als je vragen of opmerkingen hebt voor de FR, dan kun je contact opnemen via [email protected]. Ook is er een nieuwe Universiteitsraad (UR) verkozen. De PF heeft de vorig jaar verloren zetel teruggewonnen. Vanuit Natuurkunde zitten de volgende personen in de UR: Thijs Meijer (Groep een), Johan Mentink (Groep een) en Jochem Nietsch (PF). Dit betekent dat er dit jaar veel Natuurkundestudenten plaats hebben genomen in de UR wat natuurlijk een goede zaak is.

Er is ook nagedacht over de wijze waarop het jaar ingedeeld zal worden. Er zullen zes blokken per jaar zijn. Men kan zes vakken gedurende twee blokken geven en pas na deze twee blokken de vakken tentamineren. Dit is eigenlijk hetzelfde als het trimestersysteem. Bij scheikunde worden er drie vakken per blok gegeven en deze worden meteen na dat blok getentamineerd. Het is de vraag of dit beter is. Een voordeel is bijvoorbeeld dat je meer wordt gedwongen bij te blijven. Een nadeel is dat als je niet meer dan drie vakken per week krijgt, je maar weinig afwisseling hebt, wat de zelfstudie mogelijk niet bevordert. Bovendien mis je veel van een paar vakken als je ziek bent in plaats van een beetje van veel vakken. Dit laatste is waarschijnlijk makkelijker in te halen. Binnenkort zal hierover meer bekend worden.

Onlangs hebben een P- en PP-raadvergadering plaats gevonden. Wat betreft de eerstejaarsvakken kan worden opgemerkt dat de eerstejaars weinig tot geen klachten hebben. Alleen IFEV was erg slecht gemaakt maar dit kwam volgens de studenten door de studenten zelf. Bij de PP-raad waren er meer opmerkingen. Het tentamen van FTV 2 is erg slecht gemaakt maar dit was ook erg slecht gepland in het tentamenrooster. Hierdoor hebben veel mensen de stof voor het tentamen niet of slecht geleerd. Veel studenten vinden de samenhang tussen de theorie en de praktijk van het vak “Theorie en praktijk van gewone differentiaalvergelijkingen” slecht. Velen zien niet wat de theorie met het practicum te maken heeft en dit wordt pas helemaal aan het einde van het trimester duidelijk. Vorig kalenderjaar is er een plenaire BaMa bijeenkomst gehouden. Er was een grote opkomst van zowel de studenten als de docenten. Dit was het eerste moment dat er inspraak in de komende BaMa opleiding mogelijk was. De conclusie van de aanwezige studenten was dat er teveel stof in hetzelfde aantal studiepunten wordt gestopt. Er komen nieuwe vakken bij genaamd ‘Natuurkunde 1’ en ‘Natuurkunde 2’ die als voorbereiding dienen voor de eerste- en tweedejaars vakken. Tijdens deze vakken wordt de middelbare-schoolstof herhaald en deze vakken zullen ook dienen als motivatievakken. ‘Bijzondere onderwerpen’ en ‘Speciale onderwerpen’ zal één vak worden en ‘Analyse 3’ zal naar het tweede jaar worden verschoven. De stof van ‘Analyse 1’ en ‘Analyse 2’ zal over drie kleinere vakken verspreid worden. De vakken ‘Thermische 4

door Benjamin de Maat

2 en 4 maart zal de PP-info weer plaatsvinden. Hier zal informatie gegeven worden over de interne stages en zullen de verschillende vakgroepen zich presenteren en vertellen wat het onderzoek bij hun vakgroep inhoudt. Het SAO (Studenten Advies Orgaan) gaat iedere vergadering een onderwijs gerelateerd onderwerp bespreken. Dit gebeurt eerst tijdens het OSO (Overkoepelend Studenten Overleg) en Petra zal dan onze stem vertegenwoordigen tijdens het SAO. wat als advies voor het CvB moet dienen. Het eerste onderwerp was tentamens. Veel natuurkundestudenten vinden dat de kwaliteit van tentamens over het algemeen goed is, de kwaliteit van de tentamenruimtes echter laat nogal eens te wensen over. Zo wordt het Matrix gebouw door de meeste niet geschikt bevonden als tentamenruimte. Verder is er de laatste weken weinig schokkends gebeurd. Wil je toch nog iets weten over het een of ander, kom dan eens langs bij STOOR (G-vleugel 0.04). In de pauze (12.30 uur - 13.30 uur) is er altijd iemand aanwezig.


5

THEMA

Stromingsleer

THEMA

Stromingsleer

Het onderzoek bij Transportfysica (WDY en GDY) door GertJan van Heijst

S

tromingsleer speelt een zeer belangrijke rol in het dagelijks leven – in de wereld om ons heen, en zelfs in ons eigen lichaam. De variëteit van stromingsverschijnselen is enorm groot. Stromende media zoals vloeistoffen en gassen fungeren als een belangrijk transportmechanisme voor massa, impuls en warmte. Dit principe vormt de basis voor de werking van allerlei apparaten en processen: turbines, chemische reactoren, mengers, pneumatische boren, coatingprocessen, vliegtuigen, verbranding, de menselijke bloedsomloop, atmosferische depressies, centrale verwarmingssystemen, voortbewegende protozoa, hydrologie, offshore constructies, muziekinstrumenten, propellers en ventilatoren, inkjet printers, menselijke spraak etc. etc. etc.

Stromingsverschijnselen komen voor in een groot aantal vormen, en zij tonen grote variëteit in lengte- en tijdschalen. Twee voorbeelden hiervan zijn: • De wervels opgewekt door de vleugelbewegingen van het fruitvliegje (Drosophila) zijn kleiner dan 1 mm, terwijl overeenkomstige structuren gevormd in accretieschijven van neutronen-sterren de afmetingen hebben van 100 Astronomische Eenheden. Nog groter: de lengteschaal van botsende sterrenstelsels is een veelvoud van lichtjaren. • De tijdschaal van de wervels geproduceerd door de fladderende Drosophila is kleiner dan een seconde, terwijl die van botsende sterrenstelsels biljoenen jaren is. Voorts ondergaan gasdeeltjes bij de passage van een schokgolf drastische veranderingen op een tijdsschaal van minder dan 1 µs.

Tussen deze twee extremen ligt het brede scala van stromingsverschijnselen zoals hierboven genoemd. Deze stromingsverschijnselen hebben gemeen, ongeacht hun natuur, hun lengte- of tijdschalen, dat hun eigenschappen worden bepaald door dezelfde basisprincipes, dat wil zeggen dat ze in principe worden beschreven door dezelfde basisvergelijkingen. Hierdoor is de stromingsleer een fascinerend onderdeel van de natuurkunde! Het is vanzelfsprekend onmogelijk om alle aspecten van de stromingsleer te bestuderen binnen een enkele beperkte groep, met gelimiteerde omvang. Daarom zijn de onderzoeksactiviteiten van de groep Transportfysica (Fluid Dynamics Laboratory) in Eindhoven gecentreerd rond twee hoofdthema’s: • Turbulentie (WDY) •

6

en

In het algemeen bestaat het onderzoek binnen deze thema’s uit een combinatie van theoretische modellering, numerieke simulaties en laboratoriumexperimenten. In volgende thema-artikelen wordt iets verteld over enkele onderzoeksprojecten binnen de groepen WDY en GDY. Uiteraard gebeurt er veel meer! Voor meer informatie over het onderzoek en onderwijs, de mensen, het studentendispuut “Alles stroomt” en nog veel meer, zie de website: www.fluid.tue.nl

Werveldynamica

Gasdynamica en Aëroakoestiek (GDY).


7

ALGEMEEN

Gekko-tape

Van-der-Waalskrachten to the max door Paul van Meel

P

lakband. Het lastigste is dat ie in de Van-der-Waalskamer meestal op is. En als je het weer los probeert te halen blijven er meestal stukjes zitten. Laat staan dat de houder ooit te vinden is. Iets minder storend maar toch ook jammer is dat je het niet kunt hergebruiken. Wie weet komt er aan de laatste tekortkoming een einde... Heb je je wel eens afgevraagd hoe gekko’s moeiteloos tegen spiegelgladde oppervlakken omhoog kunnen lopen (want dat kunnen ze)? Onderzoekers in ieder geval wel dus hebben ze maar eens onderzocht hoe ze dat dan doen. Nou bleek dus dat gekko’s dat op een hele vreemde manier doen. Hun voetzolen zijn namelijk niet kleverig en er zitten ook geen weerhaakjes op zoals bij de meeste insecten het geval is. De huid onder de poten van de gekko is grof geschubd. Op die schubben zitten een heleboel kleine haartjes zoals op plaatje 1 te zien is. Plaatje 2 laat één zo’n haartje zien. Het uiteinde (onder) is gespleten wat plaatje 3 goed laat zien. In plaatje 4 is verder ingezoomd op het uiteinde. Deze haartjes fungeren niet, zoals bij vliegen, simpelweg als weerhaakjes. De haartjes zorgen voor extreem goed contact met het oppervlak. Ze zijn zo klein dat ze rechtstreeks aan moleculen van het oppervlak blijven plakken. Aangezien de elektrische lading in moleculen vaak niet netjes is verdeeld werken ze als 8

minimagneetjes. Juist! De Van-derWaalskracht! Nou zijn die krachten niet echt sterk maar een beetje gekko heeft al gauw twee miljoen van die haartjes met elk ongeveer honderd tot duizend uitlopers. Door de flexibiliteit maakt een groot deel van de uitlopers goed contact met het oppervlak en kunnen ze makkelijk een gekko dragen. Gekko’s kunnen dus ook letterlijk over spiegelgladde oppervlakken omhoog klimmen. Je vraagt je nu misschien af wat dit nou met plakband te maken heeft. Het zit als volgt. Uiteraard zijn wetenschappers erin geslaagd om die haartjes kunstmatig na te maken met lithografische technieken. Het resultaat zie je in plaatje 5. Zet ze op een flexibele ondergrond om de oneffenheden in de ondergrond goed te volgen en het werkt! Als je hier plakband van maakt kun je dit dus blijven gebruiken want als je hem los haalt is er geen lijm die opgedroogd is of blijft zitten of het oppervlak. Enig probleem is nog dat de haartjes soms aan elkaar blijven plakken of dat ze afbreken. Het leuke is wel dat door het goede contact met de ondergrond de “Gekko-tape” super efficiënt is. Zo zou een stuk ter grootte van een hand genoeg zijn om een persoon te dragen. Zo ver is het echter nog niet maar mocht het zover komen dan doe ik zeker mee aan de honderd meter wandklimmen!


9

EDITORIAL

DSM

EDITORIAL

DSM

Is er chemie tussen natuurkunde en de procesindustrie? door Sander van Bergen

S

ander van Bergen studeerde van 1994 tot 2000 Technische Natuurkunde aan de TU Delft. Als natuurkundig ingenieur ging hij vervolgens aan de slag bij DSM Research. Hoe raakt een fysicus verzeild in de chemische industrie? Wat houdt natuurkundig onderzoek in de procesindustrie in? Natuurkunde heeft altijd een aantrekkingskracht op mij gehad. De drang om dingen om mij heen te begrijpen, samen met de uitdaging van een fundamentele studie zorgden ervoor dat ik in 1994 begon met de opleiding Technische Natuurkunde in Delft. Van deze keuze heb ik nooit spijt gehad. Sommige zaken zoals de kwantummechanica gingen mij weliswaar net wat te ver, toch blijft de mystiek daarvan buitengewoon intrigerend. Mijn voorkeur voor meer toepasbare natuurkunde leidde tot specialisatie in de fysische technologie, mede omdat de brug naar de maatschappij

daarvandaan sneller te nemen is. In 1999 begon ik aan mijn afstuderen in het Kramers Laboratorium. Een jaar lang heb ik gewerkt aan het visualiseren en meten van passieve menging in een turbulente buisreactor. Menging is van enorm belang in de chemische industrie, daar het grote invloed heeft op de uitkomst van competitieve chemische reacties. Menging wordt gedreven door turbulentie, een chaotisch fenomeen dat zich op zeer kleine tijd- en lengteschalen afspeelt. Experimenteel onderzoek hiernaar was tot voor kort niet mogelijk, zodat bij men enkel kon bouwen op numerieke simulaties. Met de recente opkomst van snellere camera’s en sterkere lasers is onderzoek naar micromenging haalbaar geworden. Het uitvoeren en uitwerken van een dergelijk experiment in een industriële opstelling werd het doel van mijn afstudeeropdracht. Hiertoe werd gebruik gemaakt van driedimensionaal laser induced fluorescence

Links momentopname LIF experiment, rechts voorbeelden van verkregen beelden.

10

Meetopstelling voor uitvoeren 3D LIF metingen in turbulente buisreactor.

(3D-LIF), een methode gebaseerd op het mengen van een fluorescerende inkt in een niet-fluorescerende hoofdstroom. Tijdens het mengproces wordt een laservlak door de buisreactor gestuurd. Hierdoor licht de fluorescerende inkt op, terwijl de hoofdstroom onaangeslagen blijft. Met behulp van een digitale camera kunnen beelden vastgelegd worden van het mengproces waarbij de lichtintensiteit proportioneel is met de inktconcentratie. Door het laservlak parallel aan zichzelf op en neer te bewegen en gelijktijdig foto’s te nemen, kan als het ware een 3D scan gemaakt worden van het concentratieveld. Indien dit scannen continu wordt herhaald, kan het mengen van een passieve scalar in drie dimensies in de loop van de tijd gevolgd worden. Door de opkomst van sterkere computers kon uit deze immense hoeveelheid data op basis van statistiek waardevolle informatie verkregen worden van het menggedrag. Voor het eerst werd dit mogelijk in een industriële buisreactor. Koerier 3, jaargang 44 (2004)

Na behalen van de ingenieurstitel stond ik voor de keuze óf promotie en verder gaan in onderzoek óf aan de slag te gaan in de industrie. Ik vond het na zes jaar in de academische wereld te hebben rondgelopen, tijd om andere aspecten van mezelf te ontwikkelen. Ik besloot aan de slag te gaan in de procesindustrie, mede omdat dat in het verlengde lag van mijn afstudeerproject. Bij DSM Research vond ik snel een plek als procestechnoloog in de fijnchemie. Eerlijk gezegd was dat gedeeltelijk een sprong in het diepe, daar mijn chemiekennis ophield bij het niveau Atheneum. DSM gaf mij echter de tijd en de mogelijkheden om dit snel op peil te brengen. Na enkele kleine researchprojecten in mijn eerste jaar werk ik nu al bijna twee jaar aan het introduceren van nieuwe processen in bestaande fabrieken of bestaande processen in nieuwe fabrieken. Ik heb daarbij de mogelijkheid zowel op researchvlak (procesoptimalisatie en opschaling) als productievlak (opstartbegeleiding in fabriek) actief te 11

DSM

EDITORIAL Dit keer om het menggedrag in verschillende buisgeometrieën door te meten. Inmiddels is één van de geometrieën succesvol geïntroduceerd in de fabriek in Geleen. Voor mijzelf was het leuk te zien dat het mijn afstudeerwerk wel degelijk industriële relevantie had.

[ WHAT’S IN IT FOR YOU? ]

DSM

zijn. Het geeft een fantastisch gevoel wanneer na maandenlange voorbereiding werkelijk grote hoeveelheden product uit de fabriek rollen. Intussen heb ik me door samenwerking met zowel operators als marketeers op persoonlijke vlak sterk kunnen verbreden. Toch blijven er dagelijks worstelingen met problemen die hun grondslag in de natuurkunde vinden. Leuk is dan dat de fabrieksperformance de beste en hardste indicator is dat jouw inzicht in een procesprobleem al dan niet de juiste was. Meer product, een veiliger proces, betere kwaliteit of kortere productietijden is het beoogde resultaat. Van mijn keuze voor de procesindustrie en DSM heb ik nooit spijt gehad. Tekenend voor de verwevenheid van de industriële en academische wereld, kruiste als volstrekte verassing mijn afstudeerwerk opnieuw mijn pad toen ik enkele maanden bij DSM werkte. Bij één van de bulkchemiefabrieken van DSM bestudeerde men nieuwe reactorgeometrieën ten einde mengproblemen te onderdrukken. Via omwegen is de aandacht gevestigd op de 3D-LIF meetmethode en zo kwam het dat ik een klein half jaar na mijn start bij DSM wederom in Delft met mijn afstudeeropstelling aan de slag ging.

12


13

THEMA

Stromingsleer

Zelforganisatie van tweedimensionale stromingen door Laurens van Bokhoven

I

edereen heeft wel eens rookpluimen uit grote industriële schoorstenen zien opstijgen. Ook de dwarrelende rook van een brandende sigaret is eenieder welbekend. Dit soort turbulente stromingen wordt gekenmerkt door instabiele grote wervels die uiteenvallen in kleinere wervels. Die zijn op hun beurt ook weer instabiel en breken op in nog kleinere werveltjes. Dit proces zet zich voort tot op moleculaire lengteschalen, de schalen waarop de kinetische energie van de stroming uiteindelijk wordt omgezet in warmte. Er is in feite sprake van een energieflux van grote naar kleine lengteschalen, en dit fenomeen staat wel bekend als de “energiecascade” in driedimensionale (3D) turbulentie. Fenomenologisch uit zich deze cascade in de ontwikkeling naar een relatief ongeordende stroming vanuit een aanvankelijk betrekkelijk geordende stromingstoestand. Probeer je nu eens een tweedimensionale (2D) wereld voor te stellen. Het grote verschil tussen drie en twee dimensies ligt in het effect van “wervelstrekking”: als een 14

A

Stromingsleer

wervel gestrekt wordt, zal de materie naar de draaiingsas van de wervel worden getrokken, en vanwege behoud van hoekimpuls sneller gaan roteren (dit is vergelijkbaar met de pirouette van een kunstschaatser, die zijn draaisnelheid kan vergroten door beide armen naar zijn lichaam te brengen). In een 2D-stroming is het mechanisme van wervelstrekking afwezig en dit blijkt belangrijke consequenties te hebben voor de dynamica: de kinetische energie van de stroming vertoont nu juist een spectrale flux van kleine naar grote lengteschalen. Dit soort turbulente stromingen wordt dan ook gekarakteriseerd door zelforganisatie. Hierbij gaan kleinschalige structuren via onderlinge, gecompliceerde interacties over in grootschalige persistente, coherente structuren, zie figuur 1. Dat is allemaal heel erg fraai, maar tweedimensionaliteit is een puur wiskundig begrip. Het is dan ook geheel terecht om jezelf af te vragen waar in de natuur je te maken kunt krijgen met 2D turbulentie. Twee prachtige voorbeelden zijn de aardse

B

C

Fig 2. Satellietopname van de aardse atmosfeer. Fig 1. Numerieke simulatie van tweedimensionale turbulentie. De tijdsevolutie van het vorticiteitsveld laat duidelijk zien dat de stroming zich organiseert in grotere coherente structuren.


THEMA atmosfeer en haar oceanen. Die zou je kunnen beschouwen als hele dunne lagen die als het ware op de aardkorst ‘liggen’. Satellietwaarnemingen hebben aangetoond dat in deze enorme ecosystemen grootschalige coherente wervelstructuren voorkomen, zie figuur 2. Het gaat hier om bewegingen die quasi-tweedimensionaal zijn als gevolg van een gelaagde dichtheidsopbouw, de rotatie van de aarde en de bijzondere geometrie. Een goed begrip van het ontstaan en de dynamiek van deze wervels is van groot belang vanwege hun rol in het mondiale transport van materie en warmte. Het kan meteorologen helpen om tot een betrouwbaardere weersvoorspelling te komen. Daarnaast kan het klimatologen en astrologen helpen bij het verwerven van een beter begrip van grootschalige uitwisselingsprocessen in de oceanen en de planetaire atmosferen, waarin zich ook coherente structuren manifesteren (denk aan de Grote Rode Vlek van Jupiter, of aan de Grote Donkere Vlek en talloze andere wervels in de atmosfeer van Neptunus). Zo is uit recent onderzoek gebleken dat de bolvorm van de aarde het instabiliteitsgedrag van de polaire wervel dusdanig beïnvloedt dat de 2D(!)-menging tussen de wervel en het gebied daarbuiten wordt beperkt tot een relatief nauwe zonale band, waardoor er weinig uitwisseling van materie optreedt. Men vermoedt dat dit fenomeen in directe relatie staat tot het optreden van lokaal sterk verlaagde ozonconcentraties in de polaire stratosferische wervels. Natuurlijk is de problematiek van het ozongat uitermate ingewikkeld: naast transportprocessen spelen ook chemische omzettingsprocessen een essentiële rol in het geheel. Niettemin kunnen relatief eenvoudige laboratoriumexperimenten een grote bijdrage leveren!

15

THEMA

Stromingsleer

Fig 3. Schematische weergave van de experimentele opstelling waarmee tweedimensionale turbulentie kan worden gegenereerd door een laag van zout water elektromagnetisch te forceren.

In het stromingsleerlaboratorium te Eindhoven is een zeer eenvoudige experimentele opstelling aanwezig die zich uitstekend leent voor de studie van tweedimensionale turbulentie, zie figuur 3. De opstelling bestaat uit een vierkante platte bak waarin zich een dunne laag zout water bevindt. Aan weerszijden van de bak zijn platina elektroden in de geleidende

vloeistof gedompeld. Deze elektroden zijn aangesloten op een stroombron. Door middel van elektrolyse kunnen de ladingdragende deeltjes in de vloeistof dus in beweging worden gebracht. Door nu direct onder de vloeistof een gelid van permanente magneten (Bmax = 1.2 Tesla) te positioneren kunnen de bewegende ladingdragers worden afgebogen als gevolg van de Lorentzkracht. De bewegende ionen advecteren de omliggende watermoleculen, zodat de gehele vloeistof in beweging wordt gebracht. Door de magneten zodanig te positioneren dat diens polen een dambordpatroon vormen, is het mogelijk om een gelid van monopolaire wervels te vormen, die zodanig zijn georganiseerd dat de draairichting van de vloeistofdeeltjes in deze wervels een dambordpatroon vormt, zie figuur 4. Door verschillende

Stromingsleer

THEMA

stroomsignalen te genereren kunnen er allerlei 2D turbulente stromingen worden opgewekt. In het bijzonder is het mogelijk om vervallende turbulentie te bestuderen. In dat geval wordt de vloeistof slechts kortstondig geforceerd. Door gebruik te maken van diverse visualisatiemethoden kan het transport in de vloeistof zichtbaar worden gemaakt. Zo kan men gebruik maken van fluoriserende kleurstof of zogenaamde tracers (dat zijn hele kleine deeltjes die op het wateroppervlak drijven). Recentelijk is de invloed van de afmetingen van de magneten op de tijdsevolutie van de stroming bestudeerd. Indien bijvoorbeeld magneten met twee verschillende diameters worden gecombineerd, dan organiseert een kortstondig geforceerde stroming zich tot een gelid van driehoekvormige monopolaire wervels. Figuur 5 toont dit unieke resultaat!

Fig 5. Moment-opname van het vorticiteitsveld gedurende verval van een kortstondig geforceerde vloeistoflaag. Het patroon van driehoek-vormige monopolaire wervels is het gevolg van een bepaalde rangschikking van magneten met verschillende grootte. De wervels met positieve vorticiteit zijn lichter grijs gekleurd, die met negatieve vorticiteit zijn donker grijs gekleurd.

Fig 4. Stroomlijnenpatroon direct na kortstondige forcering met constante stroomsterkte.

16


17

ACTIVITEITEN

Symposium

“Had jij je al aangemeld voor het symposium?” door Cor Klaasse Bos

O

m de veiligheid van onze commissieleden nog te kunnen waarborgen hebben wij vroegtijdig het promoten van ons symposium ‘Straling’ moeten stoppen. Iedereen had zich al aangemeld, of had echt een héle goede reden om zich niet aan te melden. Op de ochtend van 16 december bleek dat de promotie zijn doel niet gemist had: ruim 130 bezoekers waren in alle vroegte naar het auditorium gekomen met een hart kloppend van verwachting. Er was hun beloofd dat het een dag met voortreffelijke lezingen, schitterende shows en bloedstollende workshops zou worden. Toen bij aankomst iedereen met een heerlijke kop koffie en een overvolle goodiebag ontvangen werd, wisten wij dat we deze dag vele natuurkundigen intens gelukkig zouden maken. De sfeer zat er direct al goed in na de lezing van dhr. Arends en mevr. Edelbroek van het Catharina Ziekenhuis over PET-scans, metastasen en andere onuitspreekbare kwabjes. Vervolgens nam dhr. Van Holten het woord over en wist ons wijs te maken dat gravitatiestraling echt bestaat. Na deze lezing was ik ervan overtuigd dat mijn eerstvolgende OGO-project hierover zou gaan. Na een korte pauze was dhr. Van Hulst aan de beurt met een lezing over licht in nano-structuren. Met mooie filmpjes liet hij zien dat hij arme fotonen had opgesloten in een piepkleine ruimte en dat hij met ze kon doen wat hij wilde. Ik kon het niet helpen dat ik hierbij terug moest denken aan menig practicum uit het 1e en 2e jaar. 18

Aan het einde van de ochtend was er de lezing van dhr. Icke, die een beschrijvende lezing gaf over zijn nieuwste bevindingen op het gebied van stralingshydrodynamica. Nadat Vincent Icke zijn prachtige presentatie beëindigd had was het aan de catering om zich van haar beste kant te laten zien. Het buffet van lekkernijen versterkte de innerlijke mens, en met een voldaan gevoel begaf iedereen zich naar zijn of haar workshop. De workshop gegeven door dhr. Van der Mullen bestond uit een show van exotische gasontladingen waaraan het publiek zich kon vergapen. Ook de vakgroep FIK maakte zich populair door samen met dhr. Lamerichs (Philips) de MRIscanner te presenteren. Jet-Net en Philips hadden dhr. Van Dijk ingezet om straling compatibiliteit van elektrische apparaten toe te lichten. De vierde workshop was van ESA, die gegeven werd door dhr. Daly, over ‘Space Weather’. Toen tot slot iedereen de afsluitende lezing van onze dagvoorzitter dhr. De Voigt bijgewoond had was het tijd voor de borrel. Moe en voldaan kijken we nu terug op een succesvol symposium en een prachtige dag. We willen iedereen heel hartelijk danken voor hun inzet, interesse en steun. We hopen dat we iedereen een enerverend en interessant symposium gegeven hebben.

THEMA

Stromingsleer

Van instabiel naar turbulent

door Willem van de Water

I

nstabiel

Bijna alle stromingen van vloeistoffen zijn instabiel. Stromingen zijn bovendien nietlineair zodat de toestand die uit de instabiliteit ontstaat op zijn beurt instabiel wordt,... enzovoorts. Het bijna onvermijdelijke resultaat is turbulentie. Het begrijpen van instabiliteit en de daarop volgende turbulente wanorde staat centraal in de de stromingsleer. Als de niet-lineariteit nog zwak is, is er een krachtige theorie, gebaseerd op de bij fysici wélbekende Ginzburg-Landau vergelijking, die voorspelt dat de stroming zich organiseert in patronen die een verbazingwekkende complexiteit van geordend en chaotisch gedrag vertonen. De vorm van de vergelijking wordt slechts bepaald door de globale eigenschappen van het experiment (zoals zijn symmetrie), en gedetailleerde voorspellingen zijn mogelijk zonder de precieze details te kennen. De details betreffen de waarde van de constanten in de vergelijking, die overigens vaak uit het dynamisch gedrag zélf zijn af te leiden. Koerier 3, jaargang 44 (2004)

Onze experimenten vormen een dramatische illustratie van het succes van deze aanpak. Een 2 meter lange, 2 cm smalle goot is gevuld met olie die vlak onder haar vrije oppervlak verwarmd wordt. De stroming die onstaat is het gevolg van convectie. Boven een kritische verwarming wordt de stroming instabiel: er gaan golven over het oppervlak lopen. Omdat het experiment lang en smal is, voldoet een ééndimensionale beschrijving. Golven kunnen evengoed naar links en naar rechts lopen. Deze links-rechts symmetrie wordt gebroken door bronnen die golven uitzenden en putten die golven absorberen. Deze bronnen en putten, de “elementaire deeltjes’’ van de beschrijving, zijn gaten in het golfveld waar de golfamplitude nul is. Figuur 1 is opgebouwd uit horizontale lijnen, die het verloop van de golfhoogte op één bepaald tijdstip weergeven. De golven zijn zwak niet-lineair en dus heel klein; de kleurenschaal van de golfamplitude omvat slechts enkele honderdste millimeters. De verticale as van de figuur is de tijd die enkele uren bestrijkt. In die tijd onstaan 19

THEMA

Stromingsleer

Stromingsleer

Wat er aan het oppervlak gebeurt is een afspiegeling van wat eronder plaatsvindt. Stromingen met een vrij oppervlak vormen een grote uitdaging voor de stromingsleer, terwijl we pas in de laatste jaren iets beginnen te begrijpen van de universele facetten van turbulentie. De vraag is nu hoe dit werkt bij de wanordelijke rimpelingen van het oppervlak.

Fig 1.

er in het golfveld brede instabiele bronnen die gaten het golfveld insturen. Ook is te zien hoe een bron en een put annihileren. Het opmerkelijke is dat deze uiterst complexe gebeurtenissen met succes door een universele theorie beschreven kunnen worden. Turbulentie onder de oppervlakte

De uitwisseling van bijvoorbeeld warmte, maar ook van kooldioxide en zuurstof tussen de oceaan en de atmosfeer wordt voor een groot deel bepaald door de turbulente stroming vlak onder het oceaanoppervlak. De aanwezigheid van het oppervlak heeft een grote invloed op de turbulente stroming in het water. Zo zijn dichtbij het oppervlak de horizontale snelheidsfluctuaties groter en de verticale fluctuaties kleiner dan die in de turbulentie dieper in het water. Op zijn beurt hangt de vorm van het oppervlak voor een groot deel af van de stroming. 20

Wij bestuderen dit probleem aan de hand van experimenten in een waterkanaal (figuur 2). Hierin wordt sterke turbulentie opgewekt door middel van een actief rooster: een rooster van assen en vaantjes die met elektromotoren in beweging worden gebracht. Een laserbundel die met behulp van een oscillerend spiegeltje heen en weer zwiept, wordt aan het oppervlak gebroken en via een matglazen plaat afgebeeld op een positiegevoelige detector (PSD). Hiermee kan de locale helling van het oppervlak worden gemeten. Daarnaast wordt het snelheidsveld vlak onder het oppervlak gemeten met Particle Imaging Velocimetry (PIV). Op die manier kan in het experiment de vraag naar het statistisch karakter van de oppervlakte rimpelingen en het verband met de fluctuaties van de stromingsssnelheid eronder beantwoord worden (figuur 3). Zo kunnen we begrijpen wat metingen van de vorm van het oceaanoppervlak, bijvoorbeeld met radar vanuit vliegtuigen, kunnen vertellen over de turbulente stroming eronder.

THEMA

Fig 2. Het experiment: PIV en oppervlaktemetingen toegepast op hetzelfde stuk van een vrij oppervlak boven een turbulente stroming.

Fig 3. Uit een momentopname van de helling van het oppervlak (a) en een momentopname van het turbulente snelheidsveld onder het oppervlak (c) wordt statistische informatie berekend, zoals de plaats-tijd correlatiefunctie van (b) die vertelt hoe in een turbulente stroming de rimpeling van het oppervlak wisselwerkt met de stroming eronder.


21

EDITORIAL

FOM

Stromingsleer? KOM bij FOM door Dr. Eppo Bruins

D

e Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM) bevordert fundamenteel natuurkundig onderzoek in Nederland. FOM heeft circa 1100 mensen in dienst, waaronder zo’n 100 vaste wetenschappelijke stafleden, 180 postdocs, 420 onderzoekers in opleiding (promovendi) en 400 technici en overige personeelsleden. De Stichting FOM beschikt over een jaarbudget van 82 miljoen euro, afkomstig van NWO, de Europese Unie, de overheid, en uit samenwerking met universiteiten en het bedrijfsleven.

Fig 1.Drie opeenvolgende snapshots van geforceerde turbulentie op een begrensd tweedimensionaal domein.

22

(Twente), Nieuwstadt (Delft) en Van Heijst (Eindhoven). Het budget groeide en de activiteiten binnen FOM namen hand over hand toe, gegroepeerd rond drie thema’s: Turbulentie, meerfasestroming en reologie. Toen FOM eind 90er jaren besloot om programmatisch te gaan werken had de Werkgemeenschap geen moeite om drie FOM-programma’s rond deze thema’s in het leven te roepen. Wel werd het (tegelijkertijd bestuurlijk noodzakelijk) opheffen van de Werkgemeenschap met lede ogen bekeken.

EDITORIAL

Nieuw onderzoek op spannende terreinen

Spannend onderzoek op nieuwe terreinen

De stromingsleer is in het afgelopen decennium sterk gegroeid binnen FOM, zowel in scope als in budget. Het onderzoek wordt met FOM-steun uitgevoerd op vier locaties: Delft, Eindhoven, Twente en Nijmegen. Er liggen goede kansen op prachtig afstudeeronderzoek of een promotieplaats van formaat. Als je een promotieplaats ambieert, word je collega van meer dan honderd promovendi, verzameld in het J.M. Burgerscentrum, de onderzoekschool voor de stromingsleer, die dagelijks bezig zijn met het ontrafelen van de geheimen van stromingsfenomenen.

Toponderzoek wordt gedaan door toponderzoekers. Daarom heeft FOM altijd sterk geïnvesteerd in menselijk kapitaal. Er zijn - met FOM-steun - jonge onderzoekers van faam naar Nederland gehaald of in Nederland gebleven. Naar verwachting zal daarom ook in de komende decennia het Nederlandse stromingsleeronderzoek tot de wereldtop blijven behoren. Het is duidelijk dat een fundamenteel begrip van stromingsfenomenen nodig is om werkelijk innovatieve bijdragen aan de technologie te kunnen leveren. Veelbelovende ontwikkelingen daarbij zijn binnen FOM: microscopisch begrip van turbulentie, bellen en verbranding (resp. Delft, Twente en Eindhoven), multischaal-simulaties (Delft, Twente), hogesnelheidscamera’s (o.a. Twente) en stereoscopische diagnostieken (Delft, Nijmegen). Nieuwe projecten binnen FOM beslaan uiteenlopende onderwerpen zoals drijfzand, schuddend snoepgoed, woestijnduinen en spiraliserende belletjes. Ook zijn er nieuwe (programmatische) initiatieven om te gaan werken aan bijvoorbeeld biologische stromingsleer en nanofluïdica.

In Delft houden onderzoekers met steun van FOM zich ondermeer bezig met turbulente (meerfase)stromingen, de overgang van laminaire naar turbulente stroming en de beweging van deeltjes in de nabijheid van wanden.

Lelijk eendje

Lange tijd was stromingsleer een lelijk eendje binnen FOM. Het vak werd gezien als te technisch en niet fundamenteel genoeg; wel goed voor de industrie maar fysisch veelal niet uitdagend. In de tachtiger jaren van de vorige eeuw hebben de professoren Vossers (Eindhoven), Van Wijngaarden (Twente) en Hoogendoorn (Delft) zich beijverd voor een zichtbare plek van de stromingsleer binnen FOM. In 1987 stelde FOM daarom een commissie in die als taken had het beoordelen van onderzoeksvoorstellen op dit gebied en het adviseren van het Uitvoerend Bestuur van FOM. Op basis van het eindverslag van deze commissie werd vervolgens begin 90er jaren de Werkgemeenschap Stroming en Warmte officieel opgericht. Daarmee kreeg de stromingsleer niet alleen een eigen gezicht binnen FOM, maar ook een eigen jaarlijks budget. Voorzitters van formaat vertegenwoordigden de stromingsleer met verve: Van Wijngaarden

FOM

In Eindhoven is de stromingsleer sterk gericht op “tweedimensionale” turbulentie (niet-dissiperende vortices) en - bij werktuigbouwkunde - op de relevantie van stromingsleer voor processen van energieconversie. In Twente richt men zich met FOM-steun op het gedrag van (enkele) bellen in een veelheid van toepassingsgebieden (medisch, inkjet-printing, etc.), de eigenschappen van schuim en granulaire materie. In Nijmegen is men gespecialiseerd in het ontwikkelen van geavanceerde diagnostische technieken die ten dienste staan van het stromingsleeronderzoek. Het onderwerp verbranding wordt met FOM-steun vooral uitgevoerd in Delft en Twente.


Kortom, wie spannend onderzoek wil doen aan de randen van de wetenschap: KOM bij FOM! Voor meer informatie over onderzoekprogramma’s van FOM of vacatures voor promotieplaatsen, bezoek onze website op www.fom.nl.

23

ACTIVITEITEN

Lezing Madhavendra Puri

Physics according to the Veda’s door Merlijn Jakobs

P

hysics according to the Veda’s kopte het affiche. Op 2 december gaf Madhavendra Puri een lezing over natuurkunde volgens de Veda’s. Hoewel hij de natuurkunde slechts als ingang gebruikte om zijn geloofsovertuiging uit te kunnen dragen, was het een interessante bijeenkomst. Er werd op het scherpst van de snede, en soms erover, gediscussieerd. Ik zal hier proberen zo goed mogelijk de essentie van zijn verhaal weer te geven. Uit de quantummechanica kennen we het begrip non-localiteit, dat wat Einstein ‘spooky action at a distance’ noemde (hoewel hij het vermoedelijk in het Duits gezegd heeft). Voor degenen die hier nog niet mee bekend zijn, zal ik even kort schetsen wat ermee bedoeld wordt. Volgens de quantummechanica kunnen deeltjes in een superpositie van twee toestanden verkeren. Pas op het moment dat ik een meting aan het deeltje doe, wordt het gedwongen a of b te kiezen. Wanneer ik nu twee deeltjes heb die in een superpositie van a en b verkeren, en wel zodanig dat wanneer de een bij een meting a oplevert, de andere bij meting b oplevert (en omgekeerd) dan zeggen we dat die verstrengeld (entangled) zijn. Wanneer je nu een experiment uitvoert waarin je twee deeltjes ‘verstrengelt’ en een meting aan beide deeltjes uitvoert, dan zal er een correlatie zijn. Volgens het EPR-artikel uit 1935 (Einstein, Podolsky en Rosen) is de quantummechanica echter niet locaal, dus zal de ‘informatie’ die van het eerste naar het tweede deeltje gaat zich met een eindige snelheid voortplanten. Als dus de afstand tussen de twee meetinstrumenten groter gemaakt wordt dan c maal de tijd die 24

tussen de twee metingen zit, dan moet dus de correlatie tussen de metingen vervallen. In figuur 1 is een schematische opzet van het Franson experiment gegeven, wat de Mahdavendra Puri als voorbeeld gebruikte. Onderaan wordt een UV-foton gesplitst in twee IR-fotonen die verstrengeld zijn. Deze gaan naar twee inferometers. Elk foton kan een korte route nemen of een omweg maken. Bij de tweede beamsplitter kan het naar de zijkant, of omhoog, waar het gedetecteerd wordt. Nu blijkt het zo te zijn, dat, hoe groot je de afstanden ook maakt, als de ene detector een foton detecteert, er bij de andere ook een gedetecteerd wordt. Worden de signalen van de detectoren echter los van elkaar bekeken, dan zijn ze totaal random. Dit is iets wat pas zeer recent ontdekt is: in de jaren ’60 publiceerde John Bell zijn beroemde stelling, waarmee het mogelijk werd om non-localiteit experimenteel aan te tonen. In de Veda’s wordt het begrip non-localiteit echter al genoemd; het zogenaamde prapti sidhi. De Veda’s zijn zeer oude geschriften uit India en omgeving, waarin de wijsheden van culturen, veel ouder dan die bij ons bekend zijn, opgetekend zijn. Echter, de Veda’s bieden ook een inzicht in het achterliggende mechanisme. De non-localiteit (en de natuurwetten zoals wij die kennen) worden veroorzaakt door een geestelijk bewustzijn, het ‘paramatma’, dat zich overal bevindt als een soort quantumveld. Dit paramatma is de extensie van Krsna (uitspr: kriesjna), ofwel God. Mensen (en ook dieren) zijn ‘jivatma’s’, wat zoveel wil zeggen als ‘bewuste wezens’. Dit heeft tot gevolg dat wij ook

ACTIVITEITEN


kunnen communiceren met Krsna, wat het makkelijkst te bereiken is met behulp van meditatie. De meest geoefende yogi’s kunnen op die manier bijvoorbeeld via paramatma een appel uit New York naar zich toe halen, zonder de ruimte waar zij zich bevinden te verlaten. De krachtigste meditatie is het opzeggen van de Hare Krsna mantra, die ik hier voor de volledigheid zal opschrijven: Hare Krsna, Hare Krsna, Krsna Krsna, Hare Hare, Hare Rama, Hare Rama, Rama Rama, Hare Hare. Het betekent O energie van de Heer (Hare), O alaantrekkelijke heer (Krsna), O allerhoogste genieter (Rama), geef mij alstublieft Uw toegewijde dienst. Door het opzeggen van dit mantra kun je in contact komen met het hogere bewustzijn en ervaren dat je zelf bestaat uit een fysiek

Fig 1. Schematische opzet van een Franson experiment.

en een geestelijk wezen, zodat je los kunt komen van de identificatie met de materie. Eerst waren wij ook puur geestelijke wezens, maar wij wilden graag een materiële ervaring, waarop Krsna (of beter gezegd zijn helpers) de wereld schiepen. Er zijn meerdere bewoonde planeten en de aarde is een betrekkelijk ‘lage’ planeet, wat betekent dat wij erg met de materie verweven zijn. Zo zijn er dus verschillende gradaties in de overgang naar puur geestelijke wezens. Een centraal punt in de Veda’s is reïncarnatie, ofwel wedergeboorte. Wanneer je voor het eerst een fysiek lichaam krijgt, ben je waarschijnlijk een insect. In opeenvolgende levens klim je steeds hoger op de ladder, tot je uiteindelijk als mens geboren wordt. De eerste keer dat je mens bent, heb je nog geen karma. Wanneer je in je leven goede

DETECTOR

DETECTOR

BEAM SPLITTERS MIRRORS MOVE TO VARY PATH LENGTH

MIRRORS MOVE TO VARY PATH LENGTH

PHOTON

PHOTON

DOWN-CONVERSION CRYSTAL


25

ACTIVITEITEN dingen doet, bouw je een goed karma op en word je je volgende leven geboren met meer talenten. Wanneer je echter tijdens je leven anderen kwaad berokkent, en niet luistert naar de hints die Krsna je geeft, bouw je een slecht karma op. Dat betekent dat je in een volgend leven (dat kan dus ook over, zeg, vijf levens zijn) gestraft wordt. Misschien in de vorm van een ziekte (kanker), een ongeluk of een verbroken relatie. Wij mensen zijn daarbij het instrument van zijn straf. Hoewel je een vrije wil hebt, zal hij je inspireren om bijvoorbeeld iemand te vermoorden. Het ervaren van die inspiratie hangt ook samen met je karma; je wordt pas instrument bij een slecht karma. Krsna doet het op die manier omdat je vijf levens verder nooit meer degene terugvindt die je kwaad gedaan hebt, zodat je het niet meer goed kunt maken. Tevens kan het zo zijn dat je als dier weer terugkomt. Mocht je bijvoorbeeld je hele leven op de bank voor de TV chips hebben liggen eten, dan word je bijvoorbeeld een pandabeer, omdat die de hele dag niets anders doet dan bamboe eten. Omdat dieren in feite dezelfde wezens zijn als wij, mag je dus ook geen vlees eten. Hij claimde dan ook dat er studies zijn die uitwijzen dat er voor de eerste mensen een veel hoger ontwikkelde mensensoort was die louter vruchten, groenten en noten at. Wanneer je echter je leven aan Krsna wijdt, en anderen geen kwaad meer doet, dan wordt je karma kwijtgescholden. Krsna wil graag dat wij loskomen van de materie en weer geheel geestelijk worden, omdat dat een staat van constant geluk is. Een geluk dat totaal anders is dan het aardse geluk, wat je kunt ervaren bij eten, drugs (alcohol) en seks bijvoorbeeld. Dat is iets wat na een tijdje weer overgaat en wat je steeds opnieuw moet ervaren. Helaas zijn wij vaak veel te veel gehecht aan ons fysieke 26


lichaam, en houden wij teveel van de aardse geneugten. Tijdens zijn verhaal drukte Madhavendra Puri ons steeds op het hart om niets zomaar aan te nemen, maar zelf op onderzoek uit te gaan, zowel waar het wetenschap als waar het geloof betrof. Hij gaf tevens een website van het Journal of Scientific Exploration, waarin allerlei wetenschappelijke artikelen gepubliceerd worden over onderwerpen die anders niet aan bod komen in de wetenschappelijke literatuur (www.jse.com).

THEMA

Stromingsleer

‘Vortex merging’ en de invloed van wanden door Ron Theunissen

Z

oals je in het vorige themaartikel hebt kunnen lezen zijn grootschalige stromingen in de atmosfeer en de oceanen nagenoeg tweedimensionaal (2D). De dynamica van dergelijke 2D stromingen is essentieel anders dan die van driedimensionale (3D) stromingen. Uit dagelijkse ervaring is bekend dat in 3D turbulente stromingen de ‘wanorde’ toeneemt: een aanvankelijk geordende stromingstoestand zal zich ontwikkelen naar een relatief ongeordende stroming. In tweedimensionale stromingen gebeurt het tegenovergestelde: kleine structuren proberen zichzelf te organiseren zodat er grotere structuren ontstaan. Een veel voorkomende manier waarop dat gebeurt is het samengaan van twee kleine wervels tot één grotere wervel. Het samengaan van twee wervels met dezelfde draaiingszin wordt ook wel ‘vortex merging’ genoemd. Dit fenomeen is al door verschillende onderzoekers bestudeerd, maar tot dusverre is er geen rekening gehouden met het effect van begrenzingen (denk bijvoorbeeld aan continenten die een natuurlijke begrezing Koerier 3, jaargang 44 (2004)

vormen van oceanen). De vraag nu is: wat gebeurt er wanneer de wervels in een begrensd gebied geplaatst worden, oftewel wat is de invloed van een wand op vortex merging? Om deze vraag te beantwoorden heb ik tijdens mijn interne stage onderzoek gedaan in het zogenaamde ‘roterend lab’ van de groep Werveldynamica. In dit lab staat een

Fig 1. Roterende watertank en opstelling om twee wervels te genereren.

27

THEMA grote tank met water die om zijn verticale as draait met een snelheid van ongeveer 1 rad/s. Stromingen in zo’n roterend systeem zijn bij benadering 2D. In wezen bootsen we op deze manier de rotatie van de aarde na. Om het gedrag van twee wervels met gelijke draaiingszin te bestuderen, worden twee wervels gecreëerd door middel van de zogenaamde ‘sink method’: met behulp van geperforeerde buisjes en daaraan gekoppelde slangen (zie figuur 1 op de vorige pagina) wordt er gedurende een bepaalde tijd water uit de tank gezogen. Aanvankelijk zal het water radiaal naar ieder buisje bewegen, maar door de aanwezigheid van de Corioliskracht (een schijnkracht veroorzaakt door de rotatie van de tank) vindt een afbuiging naar rechts plaats en zal het water tegen de wijzers van de klok om ieder buisje gaan stromen. Na het verwijderen van de buisjes worden de wervels zichtbaar gemaakt door het toevoegen van twee verschillende kleurstoffen. Een blik door de zijkant van de tank leert dat de wervels inderdaad ‘tweedimensionaal’ zijn: het zijn kolommen die op elke diepte in het water dezelfde structuur hebben. Door hun onderlinge wisselwerking zullen de wervels om elkaar heen draaien en uiteindelijk samensmelten tot één grotere wervel. Om te bekijken hoe een wand invloed uitoefent op de interactie tussen twee wervels wordt een perspex cilinder met een binnendiameter van 45 cm in de tank geplaatst. De opstelling is te zien in

Stromingsleer

Fig 2. Roterende watertank met cilinder. Binnen de cilinder zijn twee wervels te zien die op het punt staan om samen te smelten.

figuur 2. Met behulp van een videocamera die recht boven de wervels hangt en met de roterende tank meedraait wordt het hele proces opgenomen op DVD. Figuur 3 laat zien hoe het samengaan van de wervels verloopt. Het eerste plaatje is gemaakt vlak na het toevoegen van de kleurstof. De gegeven tijd is de tijd die verlopen is na het verwijderen van de buisjes. Dit soort experimenten zijn gedaan voor verschillende beginafstanden tussen de wervels, oftewel verschillende afstanden tussen de buisjes, zowel mét als zonder wand. Bij afstanden van 10, 15 en 20 cm ziet het samengaan van de wervels er mét de wand ogenschijnlijk hetzelfde uit als zonder wand, maar als we letten op de tijdsduur

Stromingsleer

Fig 4. Tijdsevolutie van de afstand tussen de wervelcentra. Vierkantjes: mét wand. Rondjes: zonder wand.

van het hele proces dan blijkt dat de aanwezigheid van de wand het samengaan van de wervels vertraagt. Dit blijkt onder andere uit de tijdsevolutie van de afstand tussen de centra van beide wervels. In figuur 4 is deze afstand voor twee verschillende metingen uitgezet als functie van de tijd. In dit voorbeeld is de beginafstand steeds 15 cm . De vierkantjes corresponderen met een meting waarbij de cilinder aanwezig is, de rondjes corresponderen met een meting zonder cilinder. Wanneer de wand geen rol zou spelen zouden de vierkantjes min of meer moeten samenvallen met de rondjes. Figuur 4 laat echter duidelijk zien dat de wand ervoor zorgt dat het merging proces inderdaad veel langzamer verloopt.

THEMA Bij een beginafstand van 30 cm bevinden de wervels zich heel dicht bij de wand, en dan doet zich iets merkwaardigs voor. Dit is te zien in figuur 5: er ontstaan twee dipolen (wervels bestaande uit twee gebieden met tegengestelde draaiingszin) die naar het midden van de tank bewegen. Dit kan als volgt verklaard worden: aangezien de snelheid op de wand vanwege de plakvoorwaarde gelijk aan nul is moet de totale vorticiteit binnen de cilinder ook gelijk aan nul zijn (sla het dictaat FTV1 er nog maar eens op na!). Daarom moet zich naast de wervels met positieve vorticiteit ook ergens vloeistof met negatieve vorticiteit bevinden. De meest voor de hand liggende plaats daarvoor is bij de cilinderwand. Immers, daar moet de snelheid van het water zich in een relatief dunne grenslaag aanpassen aan de plakvoorwaarde. De negatieve vorticiteit die daarmee samenhangt wordt ‘meegenomen’ door de wervels die dicht bij de wand liggen en zodoende ontstaan de dipolen. Dit verschijnsel was al voorspeld door computersimulaties van kamergenoot en afstudeerder Timon Rutten en in de watertank blijkt zich dus hetzelfde voor te doen. Tot zover een zéér beknopt verslag van mijn interne stage bij Werveldynamica, tijdens het uitkomen van deze Koerier hoop ik toch aardig opgeschoten te zijn met de afronding ervan!

Fig 5. Dipoolvorming tijdens vortex merging.

Fig 3. Tijdsevolutie van twee wervels begrensd door een cirkelvormige wand.

28


29

ACTIVITEITEN

Symposium

Stralend symposium “Straling” door Bas Cloin

O

p een mooie dinsdagochtend begaf ik mij in alle vroegte naar het auditorium. Daar zou namelijk de hele dag een Vander-Waalssymposium gehouden worden en dat kun je natuurlijk niet missen. Toen ik aankwam was het al behoorlijk druk in de ontvangstruimte. Eerst werd er gecontroleerd of je je wel had opgegeven, en

Spreker 4: Prof. dr. V. Icke.

als dit het geval was kreeg je een naamplaatje met een gekleurde sticker erop. Op de sticker zal ik later terugkomen want eerst was er koffie met koekjes en dat is nooit verkeerd op de vroege ochtend. Toen we de koffie ophadden werden we naar de blauwe zaal gedirigeerd door de enthousiaste symposium-commissie alwaar eerst een inleidend praatje werd gehouden door de dagvoorzitter, Prof. Dr. M.J.A. de Voigt. Daarna was het tijd voor de eerste lezing. Deze lezing was getiteld “Positronenemissietomografie (PET); instrumentatie 30

en klinische toepassing”, een hele mond vol dus. Het eerste deel van deze lezing vertelde ir. A.J. Arends over de PET-scan. Met deze techniek is het mogelijk om zeer nauwkeurig de weefsels te vinden die aangetast zijn door iets. Het nadeel is dat de locatie van die weefsels moeilijk te bepalen is. Als de PETscan nou wordt gecombineerd met een CTscan is de positie en welk stuk er aangetast is zeer goed te bepalen. Het tweede deel van de lezing werd verzorgd door Dr. M. Edelbroek, zij vertelde vooral over de medische kant van de PET-scan. Dit was zeker ook interessant maar naar mijn mening werd er iets te veel met medische vaktermen gesmeten en dat is voor de gemiddelde natuurkundige toch af en toe moeilijk te begrijpen. De eerste lezing ging vloeiend over in de tweede door weer enkele woorden van de dagvoorzitter. De tweede lezing werd gegeven door Prof. dr. J.W. van Holten en ging over gravitatiestraling, een verschijnsel waar iedereen het wel eens over heeft. In deze lezing werd uiteengezet wat gravitatiestraling is en wat voor invloeden dit heeft op de materie. De gravitatiestraling is echter nog nooit rechtstreeks gemeten, en daar wordt nu hard aan gewerkt. Zoals wel blijkt was deze lezing echt diehard natuurkunde en toch zeer interessant door de levendige manier van presenteren. Na een korte pauze waarin nog een lekker kopje koffie werd verstrekt was het tijd voor de derde lezing, “Licht in de nanowereld”. De bij velen wel bekende Prof. dr. N.F. van Hulst verzorgde deze lezing. Het was duidelijk merkbaar dat hij dit vaker gedaan had en de zaal hing meteen aan zijn lippen.

Symposium

Hij vertelde vol overgave over hoe het licht zich gedraagt op nanometerschaal en wat de toepassingen daarvan zijn in de huidige techniek. Zo ging het bijvoorbeeld over interferentiestructuren, een ondergrond met daarop rijen ‘paaltjes’ van enkele nanometers groot. Met behulp van deze structuren is het mogelijk om licht te buigen om hoeken die veel scherper kunnen zijn dan bijvoorbeeld met glasfiber mogelijk is. Ook werd het licht ‘opgeslagen’ in de interferentiestructuren door het in een cirkel te laten bewegen. Met behulp van deze interferentiestructuren zou het later mogelijk moeten zijn om bijvoorbeeld een nanocomputer te maken die schakeld met licht. Dit zou gebeuren met een snelheid die natuurlijk niet te vergelijken is met die van een conventionele computer. Een lezing met toekomstperspectief dus. Ook aan deze lezing kwam een eind en de volgende spreker stond al te springen van ongeduld om ons iets te vertellen over

De goed verzorgde lunch.


ACTIVITEITEN

Spreker 3: Prof. dr. N. F. van Hulst.

stralingshydrodynamica in het heelal. Prof. dr. V. Icke, misschien nog iets bekender dan de vorige spreker, was speciaal een uurtje naar Eindhoven gekomen om deze lezing te geven. Deze lezing ging over de straling in het heelal en het bestuderen ervan. Het overgrote deel van de materie in het heelal is gasvormig. De bestudering daarvan kan ons veel leren over wat er lang voor onze tijd gebeurd is en wat er nu nog aan de gang is. De meeste aanwezigen hadden van en na al deze lezingen wel honger gekregen. Dat kwam goed uit want het was tijd voor de lunch. Nadat iedereen zich had volgegeten met allerlei lekkernijen was het tijd voor de workshops. Nu komt ook de gekleurde sticker aan bod, die gaf namelijk aan met welke workshop je meedeed. Vooraf had ik aangegeven een voorkeur te hebben voor de workshop “exotische gasontladingen” omdat ik ‘exotisch’ een prettig klinkend woord vind. Ik mocht deze workshop ook daadwerkelijk doen en ik heb geen spijt gekregen van mijn keuze. Prof. dr. ir. G. Kroesen zou eigenlijk de workshop verzorgen maar hij was niet 31

ACTIVITEITEN

Symposium

aanwezig, daarom werd hij vervangen door dr. J. van der Mullen. Zoals de titel al verraad werd er uitgewijd over gasontladingen. Het principe van gasontladingen berust op de overgang van een deeltje van een toestand met een hoge energie, de geëxciteerde toestand, naar een toestand met een lagere energie, vaak de rusttoestand, waarbij een foton wordt uitgezonden. Als je nou een heleboel van die deeltjes bij elkaar in een buis stopt en er zoveel mogelijk naar een Deze workshop was zeker boeiend! geëxciteerde toestand brengt worden er veel fotonen tegelijk uitgezonden en heb je dus een lamp. Dit principe wordt gebruikt in verschillende lampen en een aantal Maar de allermooiste was toch zeker de buis leuke voorbeelden daarvan werden waarin het licht in een spiraal ging als er gedemonstreerd tijdens de workshop. In een magneet bij werd gehouden. Dit kwam één ‘lamp’ waren boogontladingen te zien, omdat de deeltjes in de lamp ionen zijn en in een andere zaten verschillende deeltjes die dus reageren op een magnetisch veld.. dus ook een verschillend licht uitzonden. Nadat al dit moois tentoon was gespreid moesten we een aantal vragen proberen te beantwoorden over gasontladingen. Dit moest in groepjes gebeuren en er werd dus naast het nadenken over de vraagstukken een hoop lol gemaakt. Na een tijdje werden de vragen besproken en de antwoorden gegeven door dhr. Van der Mullen. Ons groepje had een aantal antwoorden goed dus dat viel alles mee. Hiermee was de workshop ten einde en was het tijd voor de afsluitende borrel. Daar hebben we nog even een pilsje gedronken en toen was het symposium toch echt Gasontladigsbuizen bij de workshop van afgelopen. Dit symposium was het eerste dr. J. van der Mullen. waar ik naar toe ben geweest en ik vond het een geweldige dag! Hulde aan de symposium-commissie!!! 32

WE MAKE PRINTING POETRY IN MOTION

DO YOU FEEL THE CHEMISTRY? We provide paper producers with additives that make paper stronger, improve ink absorption and help speed up the printing process. This has made our pulp and paper

chemicals business a world leader in specialty chemicals. | Pulp and paper chemicals is just one of the many activities of Akzo Nobel, an international and multi-

cultural company with leading positions in healthcare, coatings and chemicals. | Want to know more? www.akzonobel.com Akzo Nobel || Creating the difference

pharma | coatings | chemicals


33

EDITORIAL

Akzo Nobel

Profiel Akzo Nobel

A

kzo Nobel staat midden in de samenleving en is praktisch overal ter wereld aanwezig. We zijn ‘s werelds grootste verfproducent en in specifieke farmaceutische en chemische markten bekleden we prominente posities. Het is onze ambitie om in de markten waarin wij opereren één van de marktleiders te zijn. Wist je bijvoorbeeld dat elk derde vliegtuig in de wereld is voorzien van onze coatings? En dat wij op het gebied van humane geneesmiddelen, zoals bijvoorbeeld anticonceptiepillen, aan de basis staan van een groot aantal innovatieve ontwikkelingen? En dat

34

onze vele hoogwaardige fijnchemicaliën unieke eigenschappen geven aan producten die we dagelijks gebruiken? Zo leveren wij speciale additieven aan de papierindustrie die bijvoorbeeld papier sterker maken, het vermogen om inkt te absorberen verbeteren en bijdragen aan een sneller printproces. Nog een verassend feit: het grootste gedeelte van onze winst is afkomstig van onze Pharma groep. Deze opereert in een research gedreven terrein met een continue behoefte aan innovatie. Er zitten altijd nieuwe producten in de pijplijn, die straks door experts in marketing, financiën en juridische zaken op de markt gezet worden. Wereldwijd zijn wij een van de grootste producenten van anticonceptiemiddelen en leidend op het gebied van vr uchtbaarheidsbevordering en antidepressiva. Bovendien zijn we wereldwijd nummer 3 op het gebied van diergezondheid sproducten, zoals vaccins voor paarden, kippen, varkens, vissen maar ook speciale producten voor huisdieren en antibiotica. Op de markt van verven en lakken zijn wij wereldwijd nummer 1 met onze Coatings groep, waar alles om bescherming en kleur draait. Trends aangeven en volgen, en op strategische wijze gebruik maken van de

Akzo Nobel

EDITORIAL

nieuwste technieken om de eigenschappen van onze verven en lakken te optimaliseren en te laten beantwoorden aan toekomstige milieueisen. Bekende Akzo Nobel merken binnen de Doehet-zelf sector zijn Flexa, Cetabever en Sikkens. Wat betreft autoreparatielakken zijn wij wereldwijd bekend met Sikkens, maar grote kans dat ook boten, boorplatformen, bruggen, gebouwen en meubels zijn voorzien van onze coatings. En de Chemie? De activiteiten in deze groep richten zich vooral op technologisch hoogwaardige chemicaliën die bepaalde eigenschappen geven aan eindproducten die wij dagelijks gebruiken. Denk aan verdikkingsmiddel voor yoghurt of het schuimende effect van je biertje. Uiteraard zijn dit zeer specialistische markten. De business units zijn dan ook vooral actief in niches en nauw betrokken bij de problematiek van de klant. Onze bekendheid in de chemie komt waarschijnlijk door de vele leiderschapsposities zoals in de plastic- en polymeerindustrie, de pulp- en papierchemicaliën, zout voor de chemische industrie en voor op tafel (Jozo) of op de weg. Chemie is spannend. De Chemicals groep is bijvoorbeeld sterk in het ontwikkelen van grondstoffen voor o.a. vlamvertragers in auto- en vliegtuigstoelen, wasmiddelen, cosmetica en asfaltering van wegen.


Je begrijpt dat wij met z’n 65 duizenden trots zijn op ons bedrijf. Er wordt veel aandacht besteed aan mensen en hun ontwikkeling. Onze collega’s krijgen de ruimte om een echte bijdrage aan het resultaat te leveren. Eigen initiatief wordt op prijs gesteld en aangemoedigd. Zo krijgt echte creativiteit de kans om onderscheidend te zijn. Akzo Nobel || Creating the difference

35

THEMA

Stromingsleer

THEMA

Stromingsleer

a

b

Over het ontstaan en de groei van druppels door Rini van DOngen en Vincent Holten

I

36

nleiding

Druppels ontstaan spontaan uit de dampfase indien de damp zich bevindt in een oververzadigde toestand. Voor waterdamp bij atmosferische condities betekent oververzadiging dat de verhouding S van de dampdruk pv en de verzadigde dampdruk ps groter is dan één. We noemen S de verzadigingsverhouding. Toch is het betrekkelijk gemakkelijk om een zorgvuldig geprepareerde zuivere damp langdurig in een toestand van lichte oververzadiging te houden zonder dat er druppels worden gevormd. Dat is de basis voor het Wilsonvat voor de detectie van ioniserende straling. Kennelijk is het niet altijd eenvoudig om druppels te laten ontstaan. De verklaring is dat er een energetische drempel bestaat voor de vorming van druppels.

cluster, dus met n . Het gevolg is dat de vormingsenergie van een cluster een maximum heeft bij een kritische waarde van n, corresponderend met een kritische straal r* (figuur 1a). Dit maximum vormt een drempel voor het ontstaan van nieuwe druppels. Hoe hoger de oververzadiging, des te kleiner de kritische clustergrootte en des te lager de energiedrempel. Druppelvorming vanuit de dampfase is dus een statistisch fysisch proces. Clusters die bij toeval de kritische grootte bereiken ontdekken dat het aantrekkelijk is om verder te groeien. De druppelvormingssnelheid of nucleatiesnelheid J is dan ook niets anders dan de vormingssnelheid van het aantal kritische clusters per eenheid van tijd en ruimte.

De vormingsenergie van een cluster van moleculen in een oververzadigde damp bestaat uit twee bijdragen: een negatieve energie, evenredig met het aantal clustermoleculen n (de hoofdreden voor de fase-overgang) en een positieve oppervlakteenergie evenredig met het oppervlak van de

De energiedrempel is een sleutelparameter voor het begrijpen van nucleatie. Echter, de fysische eigenschappen van de mogelijk zeer kleine kritische clusters, soms bestaande uit niet meer dan 20-100 moleculen zijn maar zeer beperkt bekend. De clusters verkeren immers in een toestand van

2/3

Fig 1. (a) Vormingsenergie van een cluster bestaande uit n watermoleculen als functie van de oververzadiging. (b) Nucleatiesnelheid voor water als functie van de oververzadiging.

sterk niet-evenwicht. Bovendien is ook de macroscopische toestand van het systeem nogal bijzonder, namelijk sterk oververzadigd. Zo hebben we in het Gasdynamica laboratorium vloeibare waterdruppels kunnen maken bij 200 K! Kennis over nucleatie is dus ook kennis tot over de grenzen van de tot nu toe bekende fysica. Nucleatie en druppelgroei zijn uitermate belangrijke processen in de natuur en in de techniek. Zo wordt ons klimaat in belangrijke mate bepaald door het ontstaan van druppels in de hogere luchtlagen, hetgeen overigens sterk wordt beïnvloed door de aanwezigheid van heterogene kernen. Voorbeelden van technische toepassingen zijn: condensaatscheiding in de aardgasindustrie, condensatie bij de zogenaamde superkritische extractie, vorming van nanodeeltjes in supersonisch expanderende chemisch reactieve stralen, invloed van condensatie op lift en weerstand van transsone draagvleugels in de aerodynamica en stoomturbines.


Het nucleatiepuls-principe en de nucleatiepulsbuis

De nucleatiesnelheid is extreem sterk afhankelijk van de verzadigingsverhouding S, zoals bijvoorbeeld blijkt uit figuur 1b voor water. Voor S<2 is de nucleatiesnelheid haast verwaarloosbaar klein. Als S toeneemt van 4 naar 6, neemt de nucleatiesnelheid toe met een factor 107! Door gebruik te maken van deze sterke afhankelijkheid blijkt het mogelijk nucleatie en druppelgroei te scheiden in de tijd. Gedurende een korte tijd, de nucleatiepuls, wordt de damp in een sterk oververzadigde toestand gehouden, waardoor kernen worden gevormd. Daarna wordt het nucleatieproces gedoofd terwijl de gevormde kritische kernen kunnen doorgroeien. We verkrijgen dan een wolk van vrijwel identieke, groeiende druppels. In de expansie-nevelkamer gebeurt dat door - met een zuiger bijvoorbeeld - snel diep adiabatisch te expanderen, waardoor een toestand van grote oververzadiging en sterke druppelproductie ontstaat. Dan wordt aan het eind van de nucleatiepuls het gas licht gerecomprimeerd waardoor de druppelproductie stopt, terwijl de 37

THEMA reeds gevormde druppels toch nog kunnen doorgroeien. Het gas bevindt zich dus nog steeds in een oververzadigde toestand. Het druppelgroeiproces en de druppeldichtheid kunnen nauwkeurig worden bepaald d.m.v. lichtverstrooiing en lichtextinctie. In de groep Gasdynamica is het nucleatiepulsprincipe gerealiseerd d.m.v. een expansiegolfbuis. Het grote voordeel daarvan is dat bewegende onderdelen volledig worden vermeden en dat de snelst mogelijke expansie van een gas kan worden gerealiseerd. De buis is ontworpen voor drukken tot 100 bar in verband met interesse vanuit de aardgasindustrie.

Stromingsleer

reflecteert aan het gesloten uiteinde van HPS waardoor ter plaatse een snelle adiabatische druk- en temperatuurdaling plaatsvindt. Het observatiepunt bevindt zich daar. De toestand na golfreflectie wordt zo gekozen dat S>1, zonder dat nucleatie optreedt. Hoe ontstaat nu de nucleatiepuls? In de lagedruksectie (LPS) is de buis dicht bij het diafragma over een zekere lengte verwijd. Als de schokgolf arriveert bij de overgang naar de verwijding wordt een zwakke expansiegolf gereflecteerd. Even later ontmoet de schokgolf het einde van de verwijding, waardoor een zwakke schokgolf wordt gereflecteerd. Dit duo van gereflecteerde golven vormt de

THEMA

Stromingsleer

a

b

Fig 3. (a) Theoretisch patroon van het verband tussen de intensiteit van het onder 90 graden aan een octaandruppel verstrooid licht als functie van de druppelgrootte. (b) Experimenteel bepaalde intensiteit van het door de octaandruppels in de schokbuis onder 90 graden verstrooide licht als functie van de wortel uit de tijd.

Fig 2. Plaats-tijddiagram van de golven in de buis, met links het drukverloop op het observatiepunt.

Het principe van de nucleatiepulsbuis is geschetst in figuur 2. De buis bestaat uit een “high pressure section’’ HPS, waarin zich het testgasmengsel met nauwkeurig bekende samenstelling bevindt, en een “low pressure section’’ LPS. Beide delen zijn aanvankelijk gescheiden door een diafragma dat met elektrische middelen effectief en vrijwel instantaan kan worden verwijderd. In dat geval vindt lokaal een instantane drukvereffening plaats, waardoor een expansiegolf wordt gevormd in HPS en een schokgolf in LPS. De expansiegolf 38

nucleatiepuls, waarvan diepte en tijdsduur dus volledig geometrisch worden bepaald. Het golfproces is weergegeven in figuur 2 in de vorm van een plaats-tijd-diagram. Aan de linkerzijde is het verloop van de druk geschetst ter plaatse van de meetpositie. Een voorbeeld

Als illustratie van het nucleatiepulsprincipe kijken we naar het door de druppels onder een hoek van 90 graden verstrooide licht. Door Gustav Mie is aan het begin van de vorige eeuw berekend hoe de strooilicht-

intensiteit afhangt van de grootte van verstrooiende bolvormige deeltjes. In figuur 3a is het resultaat volgens de Mie-theorie gegeven voor de verstrooiing van licht aan één enkele octaandruppel. Het patroon vertoont een karakteristieke opeenvolging van maxima en minima. In figuur 3b laten we zien wat we hebben geregistreerd met een photomultiplier tijdens een golfexperiment. Omdat we verwachtten dat de druppelstraal zou toenemen met de wortel uit de tijd, hetgeen duidt op een diffusie-gedomineerd proces, is het stroolichtsignaal uitgezet tegen t1/2. We zien een verrassend gedetailleerde overeenstemming van de structuur van beide plaatjes. Het betekent dat inderdaad alle druppels vrijwel dezelfde afmeting hebben tijdens het groeiproces zodat de collectieve verstrooiing van licht aan een grote druppelwolk hetzelfde beeld Koerier 3, jaargang 44 (2004)

oplevert als de verstrooiing aan één enkele druppel. Het zal duidelijk zijn dat de nucleatiepulsbuis een bron van informatie en inspiratie is gebleken bij een varieteit van nucleatie- en druppelgroei experimenten met een zeer divers karakter.

39

DISPUTEN

“Alles Stroomt”

Chaos

DISPUTEN

Even voorstellen: dispuut “Alles Stroomt” door Lars Emonts , Rudie Kunnen en Paul Berkvens

A

lles Stroomt is een dispuut van Van der Waals en is het enige dispuut dat verbonden is aan een onderzoeksgroep van de faculteit Technische Natuurkunde. We hebben het hier natuurlijk over de groepen Turbulentie en Werveldynamica en Gasdynamica. Alles Stroomt wordt draaiende gehouden door afstudeerders en eventueel ook stagiaires van deze beide groepen. Dat gaat zo al vanaf 1985 en daarmee zijn we het oudste dispuut van Van der Waals.

jaar in ieder geval ook nog een excursie en een barbecue te gaan organiseren. En deze voornemens zijn een stuk serieuzer dan het gemiddelde ‘ik ga meer aan mijn studie doen’-voornemen. Nou dat was het wel weer, als je meer wilt weten over het verloop van onze goede voornemens of over andere zaken, bijvoorbeeld foto’s van een barbecue of kerstborrel kun je op onze website terecht, http://www.fluid.tue.nl/alles_stroomt/. Natuurlijk kun je ook altijd langs komen in de Alles Stroomt-kamer, CC 2.01. Dat ook in 2004 alles stromen ,

mag

blijven

Lars, Rudie en Paul. Een van de hoofddoelstellingen van Alles Stroomt is het verbeteren van de sfeer en contacten binnen de groep, in het bijzonder tussen studenten en medewerkers. Om dit te bereiken worden elk jaar weer fantastisch leuke dingen georganiseerd. Zo is er elk jaar wel een kerstborrel, een barbecue en een uitstapje of filmavond. Die barbecue kan natuurlijk het beste op het plat dak van Cascade worden gehouden en is altijd weer gezellig. Omdat het oude bestuur afgestudeerd was hebben wij, Paul Berkvens, Lars Emonts en Rudie Kunnen, deze ‘taak’ op ons genomen. Omdat we dus nog niet zo lang bezig zijn hebben we alleen nog maar een kerstborrel georganiseerd. Maar er zijn goede voornemens gemaakt om het komende 40


41

DISPUTEN

Chaos

Astrid vs. Carolien, de voorzitters van Chaos door Astrid Jacobs en Carolien Lamers

H

et ontstaan van een beetje een Chaotisch bestuur verkrijg je al redelijk snel in een dispuut dat Chaos heet. Eind oktober zouden een aantal van de verkiesbare leden voor een nieuw Chaosbestuur verkozen worden, tenminste dat was de bedoeling. De stemming gaf echter een andere wending aan het gehele verhaal. Carolien en Astrid hadden zich beiden verkiesbaar gesteld als voorzitter. De kans op alweer een vrouwelijke voorzitter was dus erg groot. Het was dan ook tijd geworden dat er weer een vrouw aan de macht zou komen. Nu was nog de vraag welke vrouw dat zou mogen worden. Pier, de toenmalige voorzitter, begon met de verkiezingen. Helaas staakten de stemmen bij deze verkiezing. Na nog een stemming, zonder onthoudingen en blanco’s, waren de stemmen nog steeds gelijk. Dit was een zeer ongewone situatie voor Chaos. Er zou toch een oplossing gezocht moeten worden, want twee voorzitters is ook niks. Carolien en Astrid hebben samen lang nagedacht over een mogelijk voorstel. Uiteindelijk bedachten ze dat het een goed idee was om ieder een half jaar voorzitter te zijn in plaats van een jaar. Gelukkig bleek ook de rest van Chaos het hiermee eens te zijn en zo zijn we dus aanbeland bij het bestuursjaar met twee voorzitters. Laten we ons nu dan maar eens goed voorstellen om de verschillen tussen ons duidelijk te maken.

Naam:

AJ: Astrid Caroline Jacobs, geboren 10 mei 1983 te Heerlen. CL: Carolina Cecilia Henricus Lamers, geboren 24 september 1982 te Eindhoven. Woonachtig:

DISPUTEN

Chaos

2001-2002 en 2002-2003, symposium Straling, almanak Leeg, Borrelcommissie, Natuurkunstcommissie en Stiefelcommissie, speler Vanderwaals 4. Geschiedenis bij Chaos:

AJ: Werd op 5 december 2002 lid van Chaos, was één van de vakantiebabes die de vakantie in 2003 naar Tsjechië regelden, zat in de (Italiaanse) picknickcommissie 2003, zat in de Chaos-kolonisten-vanCatantoernooi commissie 2003.

CL: Werd op 2 oktober 2002 lid van Chaos, was ook één van de vakantiebabes, gaat Da Battle III organiseren. Functie bij Chaos:

AJ: voorzitter van 13 december 2003 tot 16 mei 2004, daarna vice-voorzitter. CL: vice-voorzitter, vanaf 16 mei 2004 voorzitter.

AJ: Edenstraat 8a in Eindhoven. CL: Sibeliuslaan 41 in Eindhoven. Studie:

AJ: Technische Natuurkunde, 3e jaars. CL: Technische Natuurkunde, 4e jaars. Hobby’s:

AJ: borrelen, stappen, hardlopen, winkelen, muziek. CL: korfballen (Attila), andere sporten, stappen. Activiteiten bij Van der Waals:

AJ: Smoelenboekcommissie 2001, pkampcommissie 2002, ouderdag 2002, voorzitter almanakcommissie Leeg 20022003, Borrelcommissie, penningmeester van de BuEx 2004 Canada, supporter Vanderwaals 4. CL: Bestuur Anno Luce (secretaris en activiteitencommissaris). Commissies: eerstejaarscommissie 2000, p-kamp 2001 en 2003, activiteitencommissie

42


43

THEMA

Stromingsleer

Variaties in de ‘tropical pipe’

door Olaf Janssen

B

ijna alle weersverschijnselen spelen zich af in de troposfeer, ofwel de onderste 10 tot 18 kilometer van de atmosfeer. De stratosfeer, die daar direct boven ligt, lijkt daarom misschien minder interessant. Toch heeft deze laag tot 50 km hoogte verschijnselen die het onderzoeken waard zijn en die bovendien een grote invloed hebben op het klimaat en de onderste luchtlaag.

Fig 1. Schematische weergave van de zonaal gemiddelde circulatie op het zuidelijk halfrond.

44

Tijdens mijn stage bij het KNMI heb ik de variaties in de opwaartse luchtstroom in de stratosfeer bekeken, die een belangrijke rol spelen in de circulatie van de stratosfeer. Hierbij heb ik gebruik gemaakt van het ERA-40 archief van het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). Hierin wordt met waarnemingen van onder meer satellieten en grondstations en met behulp van een circulatiemodel, vier keer per dag de staat van de gehele atmosfeer bepaald vanaf 1958 tot heden. Data-archieven als ERA40 kunnen het atmosferisch onderzoek een stuk vereenvoudigen. De luchtstromingen om de aarde vormen een driedimensionaal en complex patroon. Om dit te vereenvoudigen wordt vaak de longitudinale (oost-west) asymmetrie verwaarloosd door het zonaal gemiddelde te beschouwen. Het zonaal gemiddelde is een middeling over data van alle lengtegraden, zodat stromingen bekeken kunnen worden in het breedte-hoogte vlak. Er is zo een aantal circulaties zichtbaar, zoals te zien is in figuur 1. De zonaal gemiddelde stroming

Stromingsleer

in de stratosfeer wordt ook wel de Brewer Dobson circulatie (BDC) genoemd. Deze wordt gekenmerkt door opwaarts transport in de tropen, horizontaal transport richting de winterpool en neerwaarts transport op gematigde en hogere breedten. Opwaartse windsnelheden in de tropen liggen hier in de orde van 0.3 millimeter per seconde, terwijl deze in de troposfeer enkele meters per seconde kunnen zijn. Het duurt zo ongeveer 2 jaar om de massa van de gehele stratosfeer rond te pompen. De kleine verticale windsnelheid kan niet direct worden waargenomen, maar wordt berekend uit de divergentie van de veel grotere horizontale windsnelheid. De verticale windsnelheid is dus een stuk minder nauwkeurig te bepalen. Atmosferische golven zijn de oorzaak van de BDC. Deze Rossby golven hebben een horizontale schaal van enkele duizenden kilometers en ontstaan in de troposfeer. In de stratosfeer breken zij op gematigde breedten en de vrijgekomen energie brengt het evenwicht van de lucht hier uit balans. In dit evenwicht tussen de equatorgerichte Corioliskracht op de zonale wind (van west naar oost) en de naar de pool gerichte drukgradiënt, zorgt de golfbreking voor transport richting de pool. In de sterkte van de BDC zit een seizoencyclus, die te wijten is aan een cyclus in de door golven aangedreven kracht. Deze is het sterkst in de winter van het Noordelijk halfrond. Hier zijn de meeste bergen en de grootste land-zee contrasten, waardoor hier de meeste Rossby golven gegenereerd worden. Het gevolg van deze seizoencyclus in de BDC is een jaarlijkse cyclus in de temperatuur van de lagere stratosfeer in de tropen. De lucht in de stijgende tak van de BDC beweegt adiabatisch omhoog met het Koerier 3, jaargang 44 (2004)

THEMA gevolg dat de stijgende lucht in de tropen afkoelt. Aangezien de BDC het sterkst is in de winter van het Noordelijk halfrond, is de temperatuur in de stratosfeer in de tropen tijdens onze winter het laagst. De lucht in de stijgende tak van de BDC is sterk geïsoleerd van de lucht daarbuiten. Er zijn daardoor grote verschillen in de atmosferische samenstelling binnen en

Fig 2. Zonaal jaargemiddelde van de verticale windsnelheid. Roodtinten geven opwaartse wind weer, de contouren liggen op een afstand van 0.2 mPa/s.

buiten deze ‘tropical pipe’. Figuur 2 laat het zonaal jaargemiddelde zien van de verticale windsnelheid met een opgaande tak in de tropen en neergaande takken daarbuiten. Hier is ook duidelijk te zien dat de neergaande beweging het grootst is boven het Noordelijk halfrond. Nieuw in het onderzoek naar de tropical pipe is het herkennen van een dagelijkse cyclus en een longitudinale afhankelijkheid. Boven de continenten (Zuid-Amerika, Indonesië en Midden-Afrika) is er sprake van een smallere tropical pipe, maar met 45

THEMA hogere verticale windsnelheden dan boven de stille oceaan. De opwaartse tak lijkt bovendien vooral geconcentreerd te zijn op die lengtegraden waar de zon direct boven staat. Dit is duidelijk te zien in figuur 3, die de verticale windsnelheid op 50 hPa (20 km) om 00GMT en 06GMT laat zien. Daar waar de zon niet direct op schijnt is er nauwelijks sprake van een duidelijk opwaarts transport, zodat er voor een bepaalde lengtegraad maar een paar uur per dag sprake is van een tropical pipe. De lucht in de tropen is dus mogelijk maar tijdelijk geïsoleerd van de lucht daarbuiten. Dit heeft consequenties voor onderzoek naar de samenstelling van de stratosfeer, omdat rekening gehouden moet worden met het feit dat luchtdeeltjes niet constant omhoog bewegen, maar op en neer ‘dansen’ gedurende de dag. Bovendien bepaalt de mate van isolatie hoe bepaalde stoffen, zoals ozon, zich verdelen rond de aarde.

Stromingsleer

In de afgelopen veertig jaar is de hogere stratosfeer enkele graden per decennium koeler geworden. Het verticale transport in de BDC is sterker geworden in deze periode, ondanks dat de tropische pijp smaller lijkt te zijn geworden. Daarnaast is de afgelopen decennia de hoeveelheid waterdamp in de stratosfeer toegenomen. Dit leidt naar verwachting tot een verdere afkoeling van de stratosfeer, wat kan leiden tot een vertraging in het herstel van de ozonlaag.

Fig 3. De jaargemiddelde verticale windsnelheid op 50 hPa. De zon staat om 00GMT direct boven 180º en om 06GMT boven 90ºE.

46

EDITORIAL

Corus

Stromingsleer voor staal en aluminium door Tim Peeters

C

orus is één van de grootste staal- en aluminiumbedrijven van Europa. Miljoenen tonnen staal en aluminium worden jaarlijks geproduceerd en verkocht aan duizenden klanten, waaronder autofabrikanten, vliegtuigindustrie, bouwbedrijven, infrastructuurbedrijven, batterijproducenten, et cetera. Corus Research, Development en Technology ontwikkelt en verbetert processen en producten voor het hele Corusbedrijf. Onderzoek naar stromingsverschijnselen speelt hierbij een belangrijke rol. De installaties voor het maken van vloeibaar ijzer, staal of aluminium, om dit vervolgens te kunnen gieten en walsen tot producten, zijn zonder uitzondering bijzonder groot en moeilijk toegankelijk. Bovendien zijn vloeibare metalen niet bepaald gemakkelijke vloeistoffen om procesmetingen in te doen, want meetapparatuur heeft doorgaans een korte levensduur. Om processen te kunnen ontwerpen en verbeteren zijn simulaties dus een onmisbare schakel. Momenteel zijn er binnen Corus RD&T zo’n vijftien mensen bezig met simulaties van stromingen. We maken daarbij vooral gebruik van commerciële software, waarbij op specialistische gebieden extra modelontwikkeling wordt gedaan. Het doel is daarbij om relevante kennis op het vakgebied van de stromingsleer om te zetten in toepassingen die voor het bedrijf een financieel voordeel opleveren. Contacten met universiteiten en onderzoeksinstituten spelen daarbij een belangrijke rol.


Onderwerpen

De onderwerpen op het gebied van stromingsleer zijn te verdelen in een aantal categorieën: •

Primaire processen: vloeibare metalen

• Secundaire processen: verwerking van het gestolde staal of aluminium • Tertiaire processen: grondstoffen, nevenproducten, reststoffen, rookgassen • Productondersteuning voor sales en marketing De toepassingen zijn daardoor erg divers. Het is niet overdreven om te stellen dat de stromingsleer het gehele staal- en aluminiumbedrijf bestrijkt. Voorbeelden zijn: • meerfasenstroming in hoogovens, het omzetten van ijzer naar staal door middel van supersone zuurstofstralen, legeringsprocessen waarbij thermodynamica een grote rol speelt, het verhitten van staal met plasmabogen, het continu-gieten van staal met stromingscontrole via magnetische velden, het gieten van aluminium. • verbrandingsprocessen walsprocessen, koeling, reiniging, verzinken, vertinnen, coatings, verven

in ovens, oppervlakteelektrolytisch

• rookgasreiniging, ventilatiesystemen, kooks-, pellet- en sinterfabricage, koeling, verwarming

47

EDITORIAL • stroming in gebouwen en rond grote constructies Turbulentie en warmte in een verdeelbak

Bij alle voorbeelden die hier genoemd zijn spelen turbulentie en warmte een belangrijke rol. Turbulentie is onvermijdelijk, omdat de schaal van de processen doorgaans erg groot is. Warmte is belangrijk, omdat temperatuurbeheersing voor zowel vloeibare als gestolde metalen misschien wel de belangrijkste factor is om tot een kwalitatief goed eindproduct te komen. Eén van de schakels in het staalgieten is de zogenaamde verdeelbak. Deze bak is een buffer tussen de staalpan en de gietvorm. Een staalpan bevat zo’n 300 ton vloeibaar staal. De gietvorm is een rechthoekige, gekoelde, koperen mal, waarin van boven het vloeibare staal wordt gegoten, terwijl het aan de onderkant in gestolde vorm continu uitstroomt. In een gietvorm wordt ongeveer 3 ton staal per minuut gegoten. Om de temperatuur in de gietvorm te beheersen wordt een verdeelbak gebruikt. Deze bak bevat doorgaans zo’n 30 tot 70 ton staal. De verblijftijd van het staal in de verdeelbak ligt dus tussen de 10 en 25 minuten. Het is de bedoeling dat het staal zo rustig en gelijkmatig mogelijk naar de gietvorm stroomt. Een karakteristieke parameter is de verblijftijdspreiding. Een (te) korte verblijftijd duidt er op dat er een short-cut bestaat tussen de staalpan en de gietvorm. Eventuele temperatuurschommelingen worden dan ongedempt doorgegeven aan het gietproces, en dat kan leiden tot het doorsmelten van het staal in de gietvorm.

48

Corus

EDITORIAL

Corus

Een wat langere verblijftijd zorgt er voor dat eventuele verontreinigingen die zich in het staal kunnen bevinden de kans krijgen om op te stijgen naar het oppervlak. Lange verblijftijd betekent dus schoon staal. Maar een te lange verblijftijd heeft weer nadelen: het staal koelt te veel af. Bovendien worden bij het continu-gieten meerdere pannen achter elkaar verwerkt. Als de ene pan leeg is, wordt de volgende pan binnen enkele minuten in stelling gebracht. Omdat de verdeelbak een buffer vormt kan het gietproces ongestoord verder gaan. Het kan gebeuren dat de staalsoort verschilt per pan. Dat betekent dat er een overlaptijd is tussen het “oude” staal uit de ene pan en het “nieuwe” staal uit de volgende pan. Overlap in staalkwaliteit betekent doorgaans een verliespost. In de continu gegoten plak wordt de overlap vaak er tussen uit “geknipt”. Een korte overlaptijd is dus gewenst. Deze tijd wordt bepaald door de staart van de verblijftijdspreiding.

Fig 1. Zijaanzicht van verdeelbak.

Om de verblijftijd te beheersen wordt er vaak gewerkt met dammen in de verdeelbak. Het staal kan daardoor niet linea recta van de ene kant naar de andere kant stromen. Met behulp van Computational Fluid Dynamics (oftewel CFD) is gewerkt aan optimalisatie van het aantal, de afmetingen, en de posities van de dammen in de verdeelbak. Fig 2. Stroomlijnen in verdeelbak.

De figuren op de volgende pagina laten een voorbeeld zien van een simulatie van de stroming in een verdeelbak, en de invloed van een dam hierop.

Tim Peeters Knowledge Group Leader CFD Corus Research, Development Technology


&

Wil je meer weten over Corus, of zoek je een interessante stage- of afstudeerplaats? Bel met Corus Recruitment, 0251-498808, en vraag naar Bas Middel. Of mail naar: [email protected].

49

ACTIVITEITEN

Sinterwaals door Harm Knoops

H

et begon dit jaar net als vorig jaar met de Sinterwaals Exchange. In het begin waren het nog maar een paar sinten waar je aandelen van kon kopen, maar dit aantal groeide gestaag. Er werd druk gehandeld en iedereen had zo zijn eigen ideeën over wie de meeste kans maakte. Als je naar de koersen keek dan zou je zeggen dat Arjan Klessens Sinterwaals werd. Arjan Klessens scheen er zelf ook vertrouwen in te hebben aangezien hij de meeste aandelen van zichzelf had gekocht en daar acht aandelenpakketten voor overhad. Op de site van de Sinterwaals Exchange waren ook veel interessante statistieken te bekijken. Erg interessant was het overzicht waarop te zien was hoeveel aandelen potentiële sinten van zichzelf hadden. Een belangrijke kanshebber voor de felbegeerde rol van Sinterwaals, Joost Kos, had geen enkel aandeel van zichzelf. Dit deed het vertrouwen in deze kandidaat afnemen. Ik zelf had op het oog vrij slecht gehandeld, ik had geen credits en vooral aandelen van mensen die het waarschijnlijk niet werden. Zo had ik dus 77 aandelen van mezelf terwijl ik al lang wist dat ik het niet werd en ik had ook 91 aandelen Alex Versteegh, omdat ik dacht dat het bestuur zich niet zoveel zou aantrekken van de traditie om geen oud-bestuursleden Sinterwaals te maken, niet zo slim van mij. Daarnaast had ik 50 aandelen Joost Kos, maar omdat deze geen aandelen van zichzelf had, had ik hier ook weinig vertrouwen in. Toen was de dag aangebroken dat het zou gaan gebeuren. Woensdag 10 december om 16.00 uur zaten er al een aantal mensen in 50

Sinterwaals

de kantine. Er werd druk rondgekeken wie er niet was. Er waren meerdere potentiële sinten niet aanwezig dus we wisten nog niet wie het was. Naast wat mensen van het bestuur waren er twee getinte mensen die dezelfde naam hadden (zwarte piet). Deze mensen begonnen agressief met kleine harde voorwerpen te gooien. Uiteraard werd er ook teruggegooid, totdat later bleek dat deze harde voorwerpen te eten waren. Toen was het moment aangebroken, Sinterwaals kwam binnen, het was Joost Kos. Verblijd door mijn beursmeevaller begon ik enthousiast mee te zingen met “Zie ginds komt de stoomboot”. Wat direct opviel was dat Sinterwaals twee bodyguards bij zich had. Deze alerte mensen met plichtsgevoel keken goed om zich heen; klaar om hun leven te geven voor de goedheiligman. Sinterwaals was aan het uitleggen waarom hij beveiliging nodig had toen er plotseling een andere goedheiligman binnen kwam. Het was Sinterklaas alias Ton “ik las alles” Geubbels. Sinterklaas groette Sinterwaals op zijn gebruikelijke beschaafde manier en ik voelde mij vereerd om aanwezig te mogen zijn bij deze ontmoeting van de groten der aarde. Na dit ontroerende tafereel begon Sinterwaals met het naar voren halen van personen. Sinterklaas luisterde respectvol mee. Als eerste moest Machteld naar voren komen, Sinterwaals liet haar haar eigen gedicht voorlezen en na dit literaire hoogstandje beloonde Sinterwaals Machteld met wat pepernoten. De volgende die naar voren moest komen was Frans Snik. Frans vertelde dat hij een foutje had gemaakt met de schaal van de tekening van de Natuurkunst vijver. Sinterwaals had een leerzame oefening voor Frans, hij moest een vijver op schaal overtekenen. Sinterwaals was erg tevreden met de tekening, maar gaf Frans een tekenboek zodat hij nog meer kon

Sinterwaals

oefenen. Het volgende slachtoffer was Han. Han heeft dit verdiend aan het feit dat hij na het 24-uursproject in zijn pizza in slaap is gevallen. Als cadeau kreeg Han een CD met slaapliedjes zodat hij op het juiste moment zou slapen. Hierna kwam Peter Kesteloo. Peter vertelde dat hij na de cantus, waar hij het nodige gerstenat tot zich had genomen, een beetje verdwaalt was en dat hij toen zijn jas en fiets is kwijtgeraakt. Later heeft Peter zijn fiets nog teruggevonden. Het bleek dat hij de fiets zelf 100 meter van zijn huis op slot heeft gezet. Richard van de Sanden mocht ook naar voren komen. Hij had dit verdiend aan het feit dat hij door wat problemen met papieren Rusland niet in kwam. Om het leed wat te verzachten kreeg Richard een borrelbon van Sinterwaals. Om het beter te zeggen een afhaalbewijs voor een borrelbon en deze kon hij dan laten verzilveren bij de cadeaupiet, wat ook wat bureaucratische rompslomp met zich meebracht. Sinterklaas die zijn behoefte aan aandacht niet meer kon bedwingen trekt de aandacht en vraagt Lindy bij hem op schoot te zitten. Sinterwaals liet dit natuurlijk niet op zich zitten en vraagt Carolien om naar voren te komen. Nadat ze op schoot heeft gezeten vraagt hij of ze de rest van Anno Luce ook naar voren wil halen. Zij krijgen de opdracht een liedje te schrijven over tijdgebrek. Ondertussen krijgt een ietwat lastige Sinterklaas een welverdiend biertje. Nadat Anno Luce met hun talenten van Idols-niveau iets wat niet op een liedje lijkt voortbrengen, vraagt Sinterwaals zich af of Erwin kan tellen. Erwin bevestigt Sinterwaals zijn vermoeden en daarom geeft Sinterwaals Erwin een klusje, wat naar verwachting wordt uitgevoerd. Ondertussen begint een verveelde (of vervelende) Sinterklaas zijn kunsten met een bierflesje Koerier 3, jaargang 44 (2004)

ACTIVITEITEN te tonen, Sinterwaals is niet geamuseerd. Michael van Ommering wordt ook nog naar voren geroepen. Dit had hij te danken aan een vandalistische actie, namelijk een aanwijsstok door een projectorscherm steken. Dan pakt Sinterklaas de mijter af van Sinterwaals. Met deze mijter op zijn hoofd doet Sinterklaas een verbluffende imitatie van Sinterwaals. De gelijkenis is zeer treffend. Sinterwaals die het hier niet mee eens is heeft het nu wel gehad met Sinterklaas en komt dreigend op Sinterklaas af. Sinterklaas die ook niet van zijn paard is gevallen, heeft door dat het menens is en zet het op een lopen. Sinterwaals volgt en ze verdwijnen uit de kantine. Hierna horen we wat gestommel en een harde klap. Even later komen ze samen de kantine binnengelopen. Ze hebben hun meningsverschil op een beschaafde manier opgelost. Dit is te zien aan het blauwe oog van Sinterklaas. Sinterklaas is opeens vol lof over Sinterwaals en Sinterwaals is ook positief over Sinterklaas. Ze verlaten samen de kantine.

51

Borrellustrum

ACTIVITEITEN

5de lustrum Van-der-WaalsBorrel 1978-2003 door Bas Kniknie

T

erwijl ik dit schrijf is het zondagavond 22.15 uur Australische tijd en nog steeds verrekte warm. Aangezien ik beloofd heb het een en ander over het laatste Borrellustrum op een rijtje te zetten heb ik maar besloten iets eerder weg te gaan uit de Down Under bar in Brisbane omdat ik morgenvroeg een deadline heb te halen. Dus wat te vertellen over de Borrellustrumweek. In elk geval ben ik blij dat ik deze week nog meegemaakt heb voor mijn vertrek naar het zuidelijk halfrond aangezien ik me van het vierde lustrum niet veel meer kan herinneren. Was ik daar wel of is het dat deze herinneringen in een ondoorzichtige mist hangen die veroorzaakt is door al de verschillende bieren die ik destijds heb gedronken? In ieder geval, de herinneringen aan de laatste lustrumweek staan mij nog helder op het netvlies gebrand, denk ik.

PROOST!

52


Het was duidelijk gezellig bij de Borrellustrumreünie.

Het grote feest begon vrijdag 28 december 2003 met de Borrellustrumreünie waar natuurlijk het gros van de huidige Borreltenders aanwezig was maar ook een aanzienlijk aantal oud-Borreltenders die ik nog nooit in mijn leven gezien had. De reünie zou eigenlijk pas om 17.00 uur beginnen maar de eerste oud Borreltender arriveerde al om 16.00 uur, dus de bar werd maar opengegooid. Het mooiste moment van deze avond was wel het moment waarop een vrouw van middelbare leeftijd kwam binnengelopen die meteen in de armen vloog van een man van middelbare leeftijd die elkaar, zo later duidelijk werd, al zo’n 20 jaar niet hadden gezien. Dit is waarom je het allemaal doet, natuurlijk. Het was erg gezellig en van veel generaties was er wel iemand. En natuurlijk is er een dappere poging gewaagd de Chouffe-voorraad er doorheen te jassen. Ik geloof dat het laat is geworden die vrijdag. 53

ACTIVITEITEN

De onthulling van de krat van gerstenat.

Maandag was de officiële opening van de Borrellustrumweek en dit werd gedaan door middel van de onthulling van drie aan de Borrel gerelateerde zaken, namelijk het Borrellustrumboek, alwaar o.a. het verhaal van de laatste vijf Borreljaren in te vinden is, het Borrellustrumbier Winters Wit, dat in tegenstelling tot het lustrumbier vijf jaar geleden erg goed drinkbaar was, en

Borrellustrum

Borrellustrum

ACTIVITEITEN

de krat van gerstenat, dat prachtig onder de Van-der-Waalslamp aan de muur hangt te schitteren en alle (lege, wel te verstaan) bierflesjes bevat van de bieren die ten tijde van het Borrellustrum geschonken werden(100 stuks maar liefst). Het was een mooi begin van een mooie week, speciaal voor de mensen die veel tijd hebben gestoken in het vervaardigen van deze drie aan de Borrel gerelateerde zaken.

aluminiumfolie aan te kleden, inclusief de bar. Er is, denk ik, geen één Borrel geweest de laatste vijf jaar waar er zoveel is gedronken als op de jubileumBorrel(er moet bijgezegd worden dat er wel geregeld was dat we tot een uur of negen mochten doorgaan.). Dat is ook volkomen terecht aangezien een 25-jarig bestaan gepaard moet gaan met de nodige consumpties. Het is gezellig gebleven tot in de late uurtjes.

Nadat er twee dagen opzaten was het dinsdag tijd voor de collegae om langs te komen tijdens de collegaeBorrel, want het zou jammer zijn deze week niet samen te vieren met de Borreltenders van de ons zo aan het hart liggende zusterBorrels op de TU/e. Het was tevens een erg gezellige middag en er is veel gesocialised. Er waren vertegenwoordigers van alle Borrels en wij konden dan ook met gepaste trots een overvolle “Salon” presenteren(dit is natuurlijk zelden anders het geval, dus daarom nu ook niet).

Toen ik vrijdag vijf december wakker werd na het middaguur werd ik wakker met een leeg gevoel. Niet dat ik te weinig gedronken had in de voorafgaande dagen maar meer met het gevoel dat ik iets miste. Ik realiseerde me al vrij snel dat het lustrum erop zat en dat we over moesten gaan tot de orde van de dag. Ik kijk terug op een geweldige week en ik vond het echt jammer, en velen met mij, denk ik, dat het voorbij was. Op naar het zesde lustrum!

Een ander groot succes dat zeker de moeite waard is om nog een keer te herhalen en

Uiteraard hoort er tijdens een Borrellustrum stevig gezopen te worden....

Dat ziet er lekker uit, Bas!

dat hoeft niet eens naar aanleiding van een speciale gelegenheid te zijn, is de standjes die buiten neergezet waren tijdens de disputenBorrel op woensdag. Ieder dispuut van Van der Waals, al dan niet in oprichting, presenteerde de nodige hapjes en drankjes achter haar standje en hoewel de temperaturen geheel anders lagen dan de Australische op dit moment was het toch zeker buiten te doen. Scooter presenteerde haar befaamde cocktails, Daedelus broodjes rookworst, Barabas typische Vlaamse frieten en Chaos authentieke Nederlandse snert. Het was een erg gezellige middag en het is een goed idee om dit nog eens over te doen. Donderdag was het dan eindelijk zover. De jubileumBorrel was aangebroken. Voor deze Borrel heeft een aantal Borreltenders zich in het zweet gewerkt om de Borrelruimte met een flink aantal vierkante meters

54


55

DISPUTEN

ALGEMEEN

Puzzel

Barabas grote “Knoop-in-je-zakdoek-quiz”

Oplossing puzzel Koerier 2

door Joris Billen

door Han Crijns

O

p een datum die er helemaal niet toe doet en ik mij niet meer kan herinneren jongstleden (het was begin december) organiseerde fysisch dispuut Barabas voor het 2e opeenvolgende jaar zijn jaarlijkse quiz (voorbereidingen op festiviteiten voor het binnen 3 jaar op til zijnde lustrum zijn al getroffen). Ditmaal was het quizmaster Gert die van de trappen kwam afgelopen om alle dames en heren en ook de kijkers van café They en Ontij thuis een goedenavond te wensen. Hij had 10 quizrondes in elkaar geflanst met behulp van zijn bevallige assistentes Sabine en Caroline. Enige voorkennis van het bij de Barabaspopulatie immens populaire quizprogramma “knoop-in-je-zakdoek” was een aangename surplus. Ronde 1 van deze veelzijdige quiz toetste de algemene kennis gaande van “hoe heette de eerste vrouw van Albert Einstein” tot ”hoeveel fietsen kunnen er in de fietsenstalling van N-laag (bromfietsplaatsen exclusief )”. De klassieke puzzelronde met droedels, uitdrukkingen waar alle medeklinkers waren weggelaten of wiskundige reeksen aanvullen was er ook weer bij. Alsook een geur- en smaakronde, een pictionary-ronde, een herken-de-tvtunes-ronde en een bierproefronde. En dan zwijg ik nog van de “slalom met een step tussen de barkrukken en gooi op een veel te laag geplaatst dartbord” –doe-ronde Het hoogtepunt van de quiz is traditioneel nu al 1 ja(a)r(en) op rij het per ongeluk geven van verkeerde antwoorden. Terwijl vorig jaar de foto van Fons De Waele nog werd aanzien als die van wijlen Koning Boudewijn der Belgen slaagden er dit jaar 56

Barabas

2 groepen in om het begin theme van Harry Potter te verwisselen met die van The Exorcist (naar verluidt vonden ze de HP theme ook enigszins een evil lied). Opmerkelijk was ook dat slechts 1 van de 4 deelnemende teams erin slaagde om Jupiler en Palm beide te herkennen in de bierproefronde. Dit ondanks het feit dat er toch enkele geoefende (in Koen zijn geval zelfs professioneel met de sport bezig zijnde) Juupkes-drinkers in de teams zaten verscholen. De laatste ronde was de ongelooflijk spectaculaire mega-super-extra-bonuspunten-ronde met het voor elke zichzelf respecterende quiz onontbeerlijke knoopin-je-zakdoek-quiz-ballenspel, waarbij het hoofddoel is zoveel mogelijk ballen in een vangnet te werpen. Bijkomende moeilijkheid was dat dit diende te gebeuren na een stevig partijtje “zatte stok draaien” waarbij men eerst verplicht is 10 rondjes te maken rond de as van een bezemsteel die tijdens het ronddraaien moet worden vastgehouden. Bij gebrek aan een vangnet werd een kartonnen doos gebruikt. Uiteraard zijn er aan het eind van de knoop-in-je-zakdoek-quiz alleen maar blije gezichten en daarom won dan ook iedereen prachtige prijzen gaande van Coca Cola-sjaals, Coca Cola-World Cup 98T-shirts, Coca Cola-kalenders over Coca Cola-onderzetters tot zelfs Coca Colasleutelhangers!!!! Barabas heeft voor de maand januari nog een cantus gepland en midden februari zal de jaarlijkse trip naar België weer plaats vinden. Volg aandachtig de reclamecampagnes van onze promoboys en –girls en schrijf tijdig in want de plaatsen zullen beperkt zijn!

1.

Het bonusdoolhof wordt dermate simpel veronderondersteld dat een oplossing niet nodig is. Zelfs niet voor Arjan....

•

Donderdag

•

Onderonsje

•

Viertendelen

•

Onderneming

•

Glinstering

•

Benzine

•

Dubbeltje

•

Volvo

2.

3.

4.

5.

6.

7. •

Paartjes

•

Tweetjes

8.


57

THEMA

Stromingsleer

Nauwkeurig meten met een turbine-debietmeter door Petra Stoltenkamp en Mico Hirschberg

G

asunie transporteert jaarlijks 1011 kubieke meters gas door hun duizenden kilometers lange gasleidingnetwerk. Voor het meten van de hoeveelheid gas die door deze leidingen stroomt, worden vaak turbine-debietmeters gebruikt. Dit zijn rotoren die soepel kunnen roteren (zie figuur 1), en aan de hand van de rotatiesnelheid kan de volumestroom bepaald worden. Aangezien er heel veel aardgas door deze leidingen gaat, zal een afwijking van een paar promille in de debietmetingen significante financiële consequenties hebben. Het is bijvoorbeeld belangrijk dat de hoeveelheid gas die we volgens de metingen aan onze zuiderburen verkopen, gelijk is aan de hoeveelheid gas die zij meten bij ontvangst. Een probleem is dat snelheidsfluctuaties in de leidingen, systematische fouten veroorzaken. Om toch nauwkeurig te meten moeten we correcties kunnen bepalen, gebaseerd op een fysisch model van de instationaire responsie van de turbinemeter. Het is bijvoorbeeld zo dat 58

als er geen netto stroming is maar er wel pulsaties zijn, de debietmeter soms roteert. Hij meet dus een stroming die er niet is: een “spookstroming”. Dit noemen we spooktellingen, een probleem waar we tot nu toe voornamelijk onze aandacht op hebben gericht. De bladen van de turbinemeter hebben een afgeronde voorrand en een scherpe achterrand (zie ook figuur 1). Deze

Fig 1. De rotor van een turbinedebietmeter. Als je goed kijkt kun je zien dat de bladen asymmetrisch zijn. Ze hebben een afgeronde voorkant en een scherpe achterkant.

Stromingsleer

THEMA

asymmetrie is verantwoordelijk voor de spooktellingen. Deze asymmetrie resulteert echter ook in een goed reproduceerbaar gedrag in aanwezigheid van een hoofdstroming. We zoeken dus naar een optimaal ontwerp. Hierbij willen we dus een debietmeter ontwerpen die geen last heeft van spooktellingen, maar wel goed kan meten als er een hoofdstroming is. Fig 2. Voorbeelden van schlieren-visualisaties van

wervelloslating aan de achterrand van een turbineOm spooktellingen te kunnen debietmeter. Je ziet in het linker plaatje dat een voorspellen, moeten we de wervel wordt gevormd. In het rechter plaatje is een kracht bepalen die de stroming tweede wervel ontstaan. Het wervelpaar loopt van op de rotor uitoefent. Wanneer de rand weg. deze kracht groter is dan de wrijvingskracht van de rotor, begint de rotor met draaien en wordt er een stroming gemeten, terwijl deze Voor het geval dat er een hoofdstroming er niet is. De kracht wordt bepaald door de is, kunnen we inspiratie opdoen bij het loslating van de stroming aan de rand van bestuderen van de vlucht van vogels de rotorbladen. Doordat de rand van de of insecten. Daarbij treden dezelfde rotor aan de voorkant niet gelijk is aan de stromingsverschijnselen op als bij onze achterkant, is de netto kracht gedurende rotoren. In Delft wordt er bijvoorbeeld een oscillatie niet gelijk aan nul. Om de onderzoek gedaan naar experimentele kracht op de rand te bepalen hebben we helikopterbladen, waarvan de bladen niet een analytisch en een numeriek model alleen draaien maar ook op en neer bewegen opgesteld. Om deze modellen te testen, (zie referentie). Dit blijkt een gunstige doen we experimenten. We hebben hiervoor invloed te hebben op de draagkracht. Dit zou een opstelling gebouwd. Hiermee kunnen ook de enorme aerodynamische efficiëntie we niet alleen akoestische metingen doen, van muggen en vliegen verklaren. maar ook schlieren-visualisaties (zie figuur 2). Deze visualisaties zijn belangrijk om referentie: meer inzicht te geven in de wervelloslating Th. van Holten, A Single Rotor without aan de rand. Door de vorm van de bladen Reaction Torque: a Violation of Newton’s te veranderen kunnen we met behulp van Laws or Feasible?, Delft Aerospace, Flight de theorie naar een optimaal ontwerp Mechanics and Propulsion Group, August zoeken. Voorlopige resultaten laten zien 2002. dat onze theorie goed kan voorspellen bij welke pulsatieamplitude de rotor begint met roteren.


59

Activiteitenagenda

3 feb. Borrelexcursie 4 feb. Informatiebijeenkomst nieuw bestuur 5 feb. Lunchlezing Corus 5 feb. Dropping 10 feb. Bombermantoernooi 11 feb. Chaos Da Battle III 18 feb. Bowlingtoernooi 19 feb. LUC excursie 23-29 feb. Carnavalsvakantie

Adverteerdersindex

Advertenties

60

Kaft

Optiver

9 10 12 22 33 34 47 52 Kaft Achterkaft

BuNova DSM editorial DSM FOM editorial Akzo Nobel Akzo Nobel editorial Corus editorial Philips Philips Wervingsdagen

C O L O F O N. Koerier 3, februari 2004

Recommend Documents