Doctoraatspositie in de ontwikkeling van state-to-state plasma-assisted combustion solvers

Doctoraatspositie in de ontwikkeling van state-to-state plasma-assisted combustion solvers

1
- Werken bij de VUB

De Vrije Universiteit Brussel staat al meer dan 50 jaar voor vrijheid, gelijk(waardig)heid en verbondenheid, en dat leeft sterk op onze campussen bij zowel studenten als personeel.

Bij de VUB vind je een diverse verzameling aan persoonlijkheden: innovators pur sang, maar vooral mensen die 100% hun authentieke zelf zijn. Met zo’n 4.000 medewerkers zijn we de grootste Nederlandstalige werkgever, in de privésector, in Brussel; een internationale stad waarmee we ons maar al te graag verbinden en waar(rond) onze 4 campussen gelegen zijn.

Voeg daarbij ons beginsel van vrij onderzoek
- waarin zelfreflectie, een kritische houding en een open, creatieve geest rond wetenschappelijke en maatschappelijke vraagstukken centraal staan
- en je hebt een universiteit die fundamenteel grensverleggend en pionierend is op het vlak van onderwijs en onderzoek. Kortom: de VUB ten voeten uit.

De VUB is bovendien lid van EUTOPIA, een alliantie van gelijkgestemde Europese universiteiten, allen klaar om zichzelf opnieuw uit te vinden.

Momenteel zijn we voor de Onderzoeksbursalen van deFaculteit Ingenieurswetenschappen, vakgroep Toegepaste mechanica, onderzoeksgroep Thermodynamics and Fluid Mechanicsop zoek naar een doctoraatsbursaal.

Meer concreet zal je takenpakket, ter voorbereiding van een doctoraat, er als volgt uitzien:

Wij bieden
een voltijdse doctoraatspositie aan in het kader van het ERC Starting Grant-project “Energising the future with clean plasma-based technologies” (ESCAPADE, proposal number 101302707). Plasma-assisted combustion (PAC) biedt veelbelovende perspectieven voor een schonere en efficiëntere verbranding van duurzame brandstoffen. De verdere industriële toepassing wordt echter beperkt door het ontbreken van voorspellende computermodellen die de complexe interacties tussen plasmaontladingen, chemische reacties en vlamdynamica nauwkeurig kunnen beschrijven.

ESCAPADE pakt deze uitdaging aan door een innovatief multiphysics-simulatiekader te ontwikkelen dat modellering op basis van eerste principes combineert met machine learning, reduced-order technieken en computational fluid dynamics (CFD). Het project zal een nieuwe generatie voorspellende tools opleveren voor het ontwerp en de optimalisatie van verbrandingssystemen met lage emissies die werken op zowel duurzame als conventionele brandstoffen.

De onderzoeksgroep FLOW van de VUB beschikt over uitgebreide expertise in zowel fundamenteel als toegepast onderzoek naar de modellering van thermo-fluid systemen, met toepassingen in de luchtvaart (aerodynamica, flow control), ruimtevaart (atmosferische terugkeer, ruimtevaartplasma's) en energie (windenergie, bio-energie, waterstof, warmtenetten en verbranding). Sinds 2021 werkt FLOW samen met de ATM-onderzoeksgroep van de ULB binnen de gezamenlijke onderzoeksgroep BRITE (Brussels Institute for Thermal-fluid Systems and clean Energy, https://brite-research.be).

Plasma-assisted combustion combineert plasmaontladingen met verbrandingsprocessen om ontsteking, vlamstabiliteit en emissies van verontreinigende stoffen te verbeteren voor duurzame brandstoffen. Hoewel gedetailleerde state-to-state plasmaverbrandingsmodellen een ongeziene beschrijving bieden van de onderliggende fysica, blijft hun rekenkost te hoog voor multidimensionale simulaties en industriële toepassingen.

Dit doctoraatsproject heeft als doel de volgende generatie computationele tools voor plasma-assisted combustion te ontwikkelen door gedetailleerde state-to-state kinetische modellering, mechanismereductie en physics-informed machine learning te combineren. De onderzoeker zal bijdragen aan de ontwikkeling van geavanceerde simulatiecodes die plasmaontladingen, chemie en verbrandingsprocessen expliciet kunnen modelleren over een breed scala aan operationele omstandigheden.

Een centraal doel van het project is de ontwikkeling van nieuwe reductiemethodologieën voor omvangrijke state-to-state kinetische mechanismen met honderden tot duizenden soorten en reacties. Voortbouwend op recente ontwikkelingen zoals plasma-directed relation graph-technieken (P-DRGEP), principal component analysis en machine-learninggebaseerde lumping-strategieën, zal de doctoraatsstudent reduced-order modellen met hoge nauwkeurigheid ontwikkelen die de essentiële plasma-verbrandingsinteracties behouden en tegelijk de rekenkost aanzienlijk verminderen.

De ontwikkelde methodologieën zullen worden geïntegreerd in intern ontwikkelde plasma-assisted combustion solvers en gevalideerd aan de hand van experimentele benchmarkdatasets die worden aangeleverd door toonaangevende internationale projectpartners. Bijzondere aandacht gaat uit naar ammoniak
- en waterstofverbrandingssysteme