Dynamics of spinning pipes conveying fluid
Dynamica van roterende pijpen die vloeistof transporteren
Denk aan de wilde, kronkelende beweging van een tuinslang die je op de grond laat vallen, of aan de schok die je in je hand voelt wanneer je de kraan te ver opendraait. Dit zijn instabiliteiten die door stroming worden veroorzaakt. Voeg daar rotatie aan toe en het gedrag wordt veel ingewikkelder, en daarover gaat het proefschrift van Ali Fasihi.
Een roterende pijp die vloeistof transporteert is geen exotisch object. Een boorstreng draait rond terwijl er boorvloeistof doorheen wordt gepompt, en dezelfde combinatie komt overal voor waar slanke buizen draaien en tegelijk een stroming vervoeren. Elk effect kan zo'n pijp op zichzelf al in hevige beweging brengen, en samen beïnvloeden ze elkaar, zodat geen van beide los van het andere begrepen kan worden.
Dit proefschrift ontwikkelt een algemeen wiskundig model dat nauwkeurig voorspelt hoe zo'n systeem zich gedraagt bij uiteenlopende rotatiesnelheden en stroomsnelheden: wanneer het stabiel blijft, wanneer het zijn stabiliteit verliest en in welke beweging het daarna terechtkomt. Het model is breed toepasbaar, van kilometerslange marine risers en diepzeemijnbouwpijpen die olie en mineralen van de zeebodem omhooghalen tot aan resonatoren op microschaal.