Disputas: Petar Bosnic

Petar Bosnic skal forsvare avhandlingen sin for graden philosophiae doctor (ph.d.) ved Universitetet i Sørøst-Norge. 

Han har fulgt doktorgradsprogrammet i teknologi ved Fakultet for teknologi, naturvitskap og maritime fag.

Alle interesserte ønskes velkommen til prøveforelesning og disputas, enten fysisk eller digitalt.

• Lenke til avhandlingen (oppdateres)

Sammendrag

Å nå klimamålene krever utvikling og implementering av skalerbare, fleksible og bærekraftige energibærere som kan redusere utslipp i industrier som er vanskelige å avkarbonisere. Blant disse har hydrogen blitt en viktig bidragsyter for omfattende utslippsreduksjoner innen industri, transport og fremtidige energisystemer. Til tross for potensialet som en ren energibærer, innebærer hydrogen også viktige sikkerhetsutfordringer. Dersom hydrogen slippes ut ved et uhell og blandes med luftkan det antennes, og under visse forhold føre til alvorlige eksplosjoner. Flere alvorlige ulykker i Norge, inkludert ammoniakkanleggseksplosjonene i Porsgrunn i 1985 og 1997 samt hydrogenstasjonseksplosjonen i Sandvika i 2019, viser hvorfor disse risikoene må forstås og håndteres bedre.

PhD-prosjektet undersøker hydrogneksplosjoner og et spesifikt verstefallsscenario der en opprinnelig langsom eksplosjon utvikler seg til en supersonisk eksplosjon i et fenomen kjent som deflagrasjon-til-detonasjon-overgang (DDT). Forskningen startet med å undersøke dette fenomenet i eksplosjonskanalen, hvor høyhastighetsopptak og trykkmålinger viste at eksplosjoner går gjennom flere stadier av flammeakselerasjon før detonasjon kan oppstå. Et viktig funn var dannelsen av lokaliserte «hot spots», sterke lokale eksplosjonshendelser som oppstår inne i en allerede sjokkinduserende eksplosjon. Resultatene viser at flere slike hendelser må oppstå og samvirke med hverandre og kanalveggene for at en stabil detonasjon skal kunne utvikles. Eksperimentene viste også hvor uforutsigbar og sensitiv overgangen til detonasjon kan være, selv under nesten identiske forhold. Hydrogenkonsentrasjonen viste seg å ha stor innflytelse på utfallet.

Den andre delen av forskningen fokuserte på utviklingen av et simuleringsverktøy som kan forutsi hele hendelsesforløpet som kan oppstå etter en utilsiktet gasslekkasje og antennelse. Et metodisk nøkkelfunn var viktigheten av kjemisk kinetikk for å beskrive de kritiske hot-spot-hendelsene identifisert i eksperimentene og den påfølgende raske energiutløsningen som til slutt leder til detonasjon. Utviklingen ble gjennomført i OpenFOAM, et åpen kildekode-basert programvareverkøy for modellering av reaktive fluidstrømmer. Dette resulterte i utviklingen av et nytt simuleringsrammeverk for eksplosjoner kalt Multi-Mode-eXplosion-Foam (MMXFoam). Modellen ble validert mot ulike eksperimenter og viste at den pålitelig kan forutsi eksplosjonsutfall for ulike gassammensetninger og geometrier, inkludert fullt tredimensjonale eksplosjonsscenarier.

Koden ble utviklet for ingeniørmessige sikkerhetsanalyser, med en balanse mellom fysisk nøyaktighet og beregningseffektivitet. I stedet for å forsøke å løse alle småskala detaljer direkte, fokuserer modellen beregningskraften på de viktigste fysiske prosessene som styrer hvordan eksplosjoner utvikler seg og går over til detonasjoner.