Varför blir det stopp, ibland?
Att förstå hur granulära material beter sig under olika förhållanden är mycket viktigt av såväl vetenskapliga som ekonomiska skäl. Fysikern Daniel Vågberg har i sin avhandling gjort simuleringar för materialens övergång från flytande till fast fas.
– Vi har utgått från en bubbelmodell som kan simulera skum som vi sedan försöker jämföra med hur den fungerar under andra omständigheter, säger Daniel Vågberg.
I sin avhandling undersöker Daniel Vågberg med hjälp av avancerade datorsimuleringar jammingövergången, det vill säga när ett granulärt material övergår från att vara i ett löst flytande tillstånd till ett fast ”jammat” tillstånd.
Daniel Vågberg jämför olika modeller som representerar granulära material i datorsimuleringar och hur dessa kan användas för att beräkna olika fysikaliska parametrar associerade med jammingövergången.
– Modellerna som används är väldigt förenklade beskrivningar av granulära material. Ett av syftena med studien var nämligen att se hur mycket modellerna går att förenkla och vad man kan ändra i modellerna utan att det observerade jammingfenomenet ändras, säger Vågberg.
En typisk situation där jamming ofta uppkommer är om man försöker hälla ett granulärt material igenom en trång öppning.
– Ta till exempel en påse med riskorn, om man klipper ett litet hål i hörnet och sedan försöker hälla ut riset ur påsen så kommer bara några få korn att rinna ut, även fast hålet är flera gånger större än storleken på riskornen. I det här fallet har riset ”jammat” och man måste skaka påsen för att fler riskorn ska falla ut. Om man i stället gör hålet lite större så kommer riset att rinna ut betydligt lättare ur påsen, förklarar Daniel Vågberg.
Den här typen av vardagsfenomen är förvånansvärt komplicerade och det är fortfarande många aspekter av jamming som inte är helt utredda. I många industriprocesser används ofta pellets och sand och andra typer av granulära material.
– Kan man lära sig att hantera dessa material på ett bättre sätt så är det bra. Det jag gör är grundforskning, och det är svårt att på förhand veta hur resultaten kommer att användas, men jag hoppas att resultaten kommer att vara till nytta för praktiska försök i framtiden.
Daniel Vågberg har fått en post doc-tjänst i Holland där han ska fortsätta med något liknande projekt.
– Jag vet inte exakt vad jag kommer att göra där, men idén är att jag ska hjälpa forskningsgruppen i Holland att komma igång med liknande simuleringar som jag gjort här, säger Daniel Vågberg.
Rainer Saxén
Artikeln tidigare införd i Process Nordic nr 2 2014