Nonlinear Acoustics and Transport Processes in Porous Periodic Structures
Project goals
The project is concerned with multi-time scale modelling of nonlinear phenomena related to acoustic wave propagation in periodic porous structures. Besides mechanical fluid-structure interaction, the mass-heat transfer will be examined in the context of acoustic streaming influenced by temperature gradients and deforming solid scaffolds containing piezoelectric components and resonating tunable parts. Microstructure geometry, interface roughness, porosity and cavitation will be respected to model mass and/or heat fluxes in response to acoustic waves. Using analytical and numerical methods based on the perturbation theory and time-space homogenization, multi-scale models will be derived and implemented to provide computational basis for simulations of the above mentioned effects and to optimize the composition and geometry of periodic scaffolds. Algorithms for reduced order modelling will be developed to allow for efficient treatment of the slowly evolving dynamic systems driven by acoustic waves. The research outputs will contribute to improved designs of thermo-acoustic engines.
Keywords
nonlinear acousticsperiodic structureshomogenizationacoustic streamingmultiscale problemsheat transferthermoacoustic enginepiezoelectric materialsmodel reductionsensitivity analysisoptimizationnumerical methods
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202100005
Main participants
Západočeská univerzita v Plzni / Fakulta aplikovaných věd
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-16406S
Alternative language
Project name in Czech
Nelineární akustika a transportní procesy v porézních periodických strukturách
Annotation in Czech
Projekt se zabývá modelováním nelineárních akustických vlnových jevů v periodicky porézních strukturách na více časových škálách. Kromě mechanické interakce mezi tekutinou a pevným skeletem budou zkoumány přenosy tepla a hmoty v rámci jevu akusticky indukovaného proudění ovlivněného teplotními gradienty a deformací porézní struktury začleňující piezoelektrické složky a další rezonující, nastavitelné prvky. Modelování toků hmoty a tepla v odezvě na šíření akustických vln bude respektovat vlivy mikrostrukturální geometrie, drsnost a porozitu povrchů i kavitaci. S použitím analytických a numerických přístupů využívajících perturbační teorii a homogenizaci v čase a prostoru budou odvozeny a implementovány víceškálové modely skýtající výpočetní platformu pro simulace výše zmíněných jevů a optimalizaci geometrie a složení periodického skeletu. Budou vyvinuty algoritmy redukce řádu modelu umožňující efektivní počítačové modelovaní pomalé dynamiky systémů excitovaných akustickými vlnami. Očekávané výsledky výzkum přispějí k vývoji nových konstrukcí termoakustických strojů s vyšší účinností.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Dec 31, 2023
Project status
—
Latest support payment
Mar 6, 2023
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP24-GA0-GA-R
Data delivery date
May 21, 2024
Finance
Total approved costs
6,339 thou. CZK
Public financial support
5,952 thou. CZK
Other public sources
387 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 339 CZK thou.
Public support
5 952 CZK thou.
93%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Applied mechanics
Solution period
01. 01. 2021 - 31. 12. 2023