online din 17.10.2003

ultima actualizare 1.11.2009

Promovez

Royalty Free Images

Statistici site

Octombrie 2009

Vizitatori: 2.808

Afisari: 6.709

 

 

Teava de vis (octombrie 2003 - mai 2004)

Aceasta fila de jurnal este dedicata proiectului meu de cercetare de aici, din Japonia. Titlul, care personal mi se pare haios, va fi explicat pana la finalul acestui articol.

 

Scopul programului STEP (Short Term Exchange Program) este de a realiza schimburi culturale in primul rand. Pentru aceasta, guvernul japonez pune la bataie o suma de bani pentru a aduce in Japonia studenti straini din toate colturile lumii. Insa, valoare bursei acordate acestor studenti nu cuprinde contravaloarea activitatii de cercetare, in programul oficial fiind prevazute numai activitati de studiu, adica cursuri fixate de coordonatorii acestui program in fiecare universitate, precum si "studiu individul" ce se efectueaza intr-un laborator din cadrul respectivei universitati, deci intr-un colectiv nativ japonez. Valoarea bursei, de 80.000Yeni este extrem de satisfacatoare pentru studii, fiind platiti sa invatam, iar la randul lor, japonezii sa invete de la noi...

 

Cu toate ca asa stau lucrurile in fiecare universitate care a aderat la acest program, noi, cei incadrati in Laboratorul Mochizuki&Murata - cehi si romanii - avem un statul ne-oficial mai aparte. Ne-a fost pus la dispozitie un calculator si acces la internet non-stop, precum si cateva alte mici beneficii, dar in schimb avem datoria de a "ajuta" la activitatea de cercetare a laboratorului. De aici castiga ambele parti, adica ei au la dispozitie cativa indivizi care rezolva probleme fara a fi platiti, iar schimburile culturale sunt intensificate, iar noi, avem cateva avantaje in plus fata de altii studenti in acelasi program, in special modalitati de umplere a timpului liber, pe langa eventualele linii ce am putea sa le adaugam pe viitor in Curriculum Vitae la categoria academice.

 

Fiind pus in tema, inainte de sosirea mea aici ca o sa fac cercetare, am asteptat cu nerabdare sa incep o tema din domeniul meu - stiinta materialelor, sau macar ceva conex, insa, avand in vedere specificul laboratorului, nu am reusit sa obtin mai mult decat a face simulari numerice in domeniul transferului termic si mecanica fluidelor. Singurele cuvinte cheie care ma incanta sunt "simulari numerice"... Acestea sunt realizate cu un software destul de cunoscut: FLUENT. Inainte de a divulga tematica simularilor mele numerice, as vrea sa prezint putin etapele prin care s-a ajuns ca cineva sa-si puna aceasta problema.

 

Pentru multa vreme (nici nu stiu daca toata lumea stie astazi) nu s-a inteles mecanismul prin care respiram. Probabil cunoasteti ca plamanii sunt formati dintr-o serie de cai respiratorii ramificate, terminate in alveole. Alveolele au rolul de a schimba oxigenul prospat inspirat cu dioxidul de carbon din sange. Problema s-a pus cum, utilizand aceeasi cale, oxigenul ajunge la alveole, iar dioxidul de carbon este eliminat. S-a putut observa ca nu exista cai distincte de intrare, respectiv iesire (ca in majoritatea sistemelor tehnologice - ca de exemplu schimbatoarele de caldura), iar volumul de aer inspirat la un moment dat este doar de aproximativ 1/3 din capacitatea volumetrica a cailor respiratorii, deci dintr-o singura inspiratie aerul proaspat nu ajunge la alveole, iar momentul imediat urmator acesta ar trebui eliminat prin urmatoarea expiratie. Cum este posibil, folosind aceeasi cale, ca oxigenul si dioxidul de carbon sa fie interschimbate ?

 

S-a incercat reconstructia sistemului, adica un set de tevi bifurcate la un anumit unghi, cu diametrul descrescator (cu valori preluate statistic din analiza geometriei reale a plamanilor), umplut cu un fluid (de regula apa) asupra caruia s-a impus o miscare oscilatorie ce simuleaza ciclul de inspiratie/expiratie. S-a demonstrat astfel, prin introducerea de vopsele (cerneala) pentru vizualizarea curgerii, ca intr-adevar are loc un transfer de masa. Imediat dupa bifurcatii, in timpul inspiratiei fluidul vechi ramane captiv in apropierea peretilor, noul fluid trecand prin centrul tevii. In timpul expiratiei, datorita fortelor de inertie, fluidul captiv este primul care se intoarce, fiind "supt" inaintea celui nou intrat. Acest fenomen, observat recent, a fost denumit fenomen de prindere si eliberare (in engleza "trap and release").

 

In acest moment, s-a observat o corelatie intre fenomenul de fata si alt fenomen observat in anii 1930-1950 ce poarta denumirea de "teava de vis" (in engleza "dream-pipe"), de unde si numele acestei file de jurnal. Fenomenul "dream-pipe" a fost observat in tevi circulare, osciland sinusoidal fluidul, si consta intr-un neasteptat transfer de masa in directia axiala. La prima vedere, fluidul ce intra intr-o anumita sectiune a tevii, sub conditii oscilatorii, trebuie sa si iasa, atat cantitativ, cat si calitativ. S-a observat insa, la inceput experimental, apoi demonstrat teoretic, ca aceasta afirmatie este valabila numai la nivel cantitativ, nu si calitativ, adica apare o intreschimbare de fluide.

 

De asemenea, dupa anii '50, s-au facut intense cercetari asupra acestui fenomen, extrapolat la nivelul transferului de caldura. Binenteles ca, din moment ce exista un transfer de masa, se poate vorbi si de un potential de transfer termic prin aplicarea unui gradient termic, caldura fiind transferata prin intermediul entalpiei (energiei termice purtate de catre fluid). Mai mult, coeficientul de transfer termic este amplificat de aparitia unor gradienti termice pe directia radiala. Rezultatele experimentale, analitice si numerice indica existenta unui coeficient de transfer termic echivalent de 3 ori mai mare decat a unei bare de cupru de aceleasi dimensiuni supusa aceluiasi gradient termic (valoare obtinuta pentru oscilatii medii folosind apa ca fluid).

 

Cu toate ca aceasta valoare este exceptionala (in comparatie cu capacitatiile de transfer termic ale apei, spre exemplu), fenomenul nu a reusit sa-si gaseasca aplicabilitate practica deoarece, sistemele clasice de transfer termic prin circulatia fluidului (mult mai studiate) depasesc valorile coeficientului de transfer termic obtinute astfel, cercetarile in acest domeniul incetand.

 

Noile observatii calitative efectuate pe modelele pulmonare indica insa posibilitatea maririi transferului de caldura prin introducerea de "obstacole" in teava. Se urmareste prin aceasta obtinerea fenomenului "trap and release".

 

Aici intervin eu. In paralel cu rezultatele experimentale efectuate de alti studenti japonezi din laborator, sarcina mea este sa construiesc modele de analize numerice si sa rulez simularile aferente. Am inceput cu foarte studiata "teava de vis" pentru a dovedi fiabilitatea datelor obtinute, urmand ca apoi sa modific numai modelul geometric, introducand diferite obstacole in teava.

 

Povestea fiind spusa, as vrea sa exemplific putin modul in care s-a desfasurat activitatea mea de cercetare aici. In primele luni m-am chinuit sa inteleg materia la care de abia am trecut in timpul universitatii (mecanica fluidelor), caci la transfer termic as putea sa spun ca ma pricep cat de cat. Totodata, o alta dificultate a fost crearea unui model oscilatoriu in FLUENT, fiind o problema putin mai delicata decat pare.

 

In doua din trei saptamani, exceptand perioadele de vacanta, vinerea dupa-masa (orele 15), au loc prezentari ale studentilor. Fiecare trebuie sa-si prezinte, dupe 3 saptamani de cercetare, progresul realizat in proiectul sau. Cateodata aceste proiecte sunt in engleza, dar majoritatea in japoneza. Binenteles ca noi, studentii straini, prezentam in engleza tot timpul (cu o singura exceptie, cand ni s-a cerut sa incercam in japoneza), dar participarea la aceste prezentari este un chin, cel putin pentru mine. Prezentarile in japoneza nu pot fi intelese, iar cele in engleza la fel, caci studentii vorbesc extrem de prost engleza (cu cateva exceptii), si invata textul de dinafara, iar daca sunt intrerupti, sau cineva le pune o intrebare, prezentarea se rupe pentru 10 minute, pana cand isi pun gandurile in ordine. Cateodata, aceste prezentari se transforma in lectii de engleza...

 

Am incercat sa eschivez, adica am punctat parerea mea, cum ca pentru mine prezentarile in japoneza sunt o pierdere de timp, dar profesorul Mochizuki nici nu a vrut sa auda de asa ceva, sustinand ca aceste manifestari sunt cele mai importante activitati ale laboratorului.

 

In principiu nu am program fix si nici obligatoriu, dar am fost atentionat de cateva ori, cand, timp de cateva zile nu treceam prin laborator decat sa-mi citesc e-mailul. Pana la un punct, exista libertate, dar in final tot profesorul Mochizuki este seful...

 

Despre cum imi umplu restul timpului, cititi Viata in Koganei International House ...

 

 

[Bogdan's World] [Imagini] [Jurnal] [Cultura si Istorie] [Stiinta si Tehnica] [Legaturi] [Romani in Japonia] [Guestbook] [Contact]

 

Bogdan Lazar - Copyright 2003-2009 - Termeni si conditii de utilizare