​

IMFTF Keynote Meeting (18) Schedule

Date & Time: Fri, 10 Mar. 2023, 19:00

 

 

​

Chair:   

Professor Haigang Wang

Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences, China

 

Opening:

(19:00 – 19:05 Beijing Time) 

 

Programme:

Keynote Speech-1

(19:05 – 19:45 Beijing Time) 

Assistant Professor Ali Ozel

Heriot-Watt University, UK

 

Q&A 

(19:45 – 20:00 Beijing Time)

 

Keynote Speech-2

(20:00 – 20:40 Beijing Time)

Research Fellow Ruihuan Ge

The University of Sheffield, UK

 

Q&A 

(20:40 – 20:55 Beijing Time)

 

Discussions, closing

(20:55  –  21:00  Beijing  Time)

 

TBD

 

Platform:  Zoom

https://us06web.zoom.us/j/88639281945?pwd=U3RaZzBGeGxVaVpKNENNa0kyMGRRQT09

Meeting ID:  886 3928 1945

Passcode:  0310

 

Organizer

  International Multiphase Flow Technology Forum

 

China University of Petroleum-Beijing

 

  Chinese Society of Particuology

 

 

View Live

Channel (视频号)

Bilibili (b站)

Weibo (微博)

Youtube

 

 

Keynote Speech-1

Multi-Scale Modelling of Gas-Solid Flows with Charged Particles

Ali Ozel

Assistant Professor

Heriot-Watt University, UK

It has been known for centuries that materials tend to charge electrically when they come into mechanical contact. This charging, known as triboelectric charging, or tribocharging for short, is observed naturally in the large electric fields observed in volcanic eruptions and sandstorms as well as in many gas-solid industrial processes, from conveying pipes to polymerization reactors and triboelectric separators. The effects on gas-solid flow systems are particularly important because these systems often undergo large amounts of tribocharging due to frequent collisions between particles and walls. For these processes, the hydrodynamics of the gas-solid flows strongly influence the overall efficiency and safety of the system, and the hydrodynamics can be altered significantly by tribocharging and resulting electrodynamic forces. In this talk, how to describe the connection between the macroscopic behavior of gas-solid flow systems and tribocharging at particle-scale through a multi-scale modelling approach will be discussed. We have first developed Eulerian-Lagrangian (e.g., Computational Fluid Mechanics-Discrete Element Model) modelling approach accounting for tribocharging[1] and validated the model predictions through experimental data of granular vibrated and fluidized beds with charged particles[2,3]. As the Eulerian-Lagrangian modelling is limited to relatively small gas-solid systems, we have developed a kinetic-theory based transport equation for mean charge for bi- and mono-disperse particles coupled with a Eulerian-Eulerian (two-fluid) model for industrial-scale applications[5,6] using the validated charge model. We foresee that the developed modelling framework will inform industries which utilize gas-solid flows on how they can avoid hazards and inefficiencies associated with tribocharging, or even utilize this charging to their advantage.

 

References:

1.       Kolehmainen, J., Ozel, A., Boyce, C. M., & Sundaresan, S. (2016). A hybrid approach to computing electrostatic forces in fluidized beds of charged particles. AIChE Journal, 62(7), 2282-2295.

2.       Kolehmainen, J., Sippola, P., Raitanen, O., Ozel, A., Boyce, C. M., Saarenrinne, P., & Sundaresan, S. (2017). Effect of humidity on triboelectric charging in a vertically vibrated granular bed: experiments and modeling. Chemical Engineering Science, 173, 363-373.

3.       Sippola, P., Kolehmainen, J., Ozel, A., Liu, X., Saarenrinne, P., & Sundaresan, S. (2018). Experimental and numerical study of wall layer development in a tribocharged fluidized bed. Journal of Fluid Mechanics, 849, 860-884.

4.       Kolehmainen, J., Ozel, A., & Sundaresan, S. (2018). Eulerian modelling of gas–solid flows with triboelectric charging. Journal of Fluid Mechanics, 848, 340-369.

5.       Kolehmainen, J., Ceresiat, L., Ozel, A., & Sundaresan, S. (2019). 110th anniversary: effect of system size on boundary-driven contact charging in particulate flows. Industrial & Engineering Chemistry Research, 58(38), 17980-17990.

6.       Ceresiat, L., Kolehmainen, J., & Ozel, A. (2021). Charge transport equation for bidisperse collisional granular flows with non-equipartitioned fluctuating kinetic energy. Journal of Fluid Mechanics, 926, A35.

 

Speaker Information

Education：

• 2007-2011: PhD in Fluid Dynamics, Toulouse Fluid Mechanics Institute, National Polytechnic Institute of Toulouse, France

• 2006-2007: MRes in Environmental Fluid Dynamics, von Karman Institute for Fluid Dynamics, Belgium

• 2000-2006: BSc and MSc in Aeronautics & Aerospace Engineering, Faculty of Aeronautics and Astronautics, Istanbul Technical University, Turkey 

 

Awards：

• Research Fellow, FERMAT Research Federation, Toulouse, France

• Marie Curie Early-Stage Research Fellow, Toulouse Fluid Mechanics Institute, France

• Master of Science Scholarship, Scientific and Technological Research Council, Turkey 

 

Work Experience:

• 2017-Present: Assistant Professor/Lecturer, Institute of Mechanical, Process and Energy Engineering, School of Engineering and Physical Sciences, Heriot-Watt University, UK

• 2013-2017: Associate Research Scholar & Post-Doctoral Researcher, Department of Chemical and Biological Engineering, Princeton University, USA

• 2011-2013: Post-Doctoral Researcher, FERMAT Research Federation, CNRS, National Polytechnic Institute of Toulouse, France 

 

Selected Publications:

•Ceresiat, L., Kolehmainen, J., & Ozel, A. (2021). Charge transport equation for bidisperse collisional granular flows with non-equipartitioned fluctuating kinetic energy. Journal of Fluid Mechanics, 926, A35.

•Sundaresan, S., Ozel, A., & Kolehmainen, J. (2018). Toward constitutive models for momentum, species, and energy transport in gas–particle flows. Annual review of chemical and biomolecular engineering, 9, 61-81.

•Ozel, A., Fede, P., & Simonin, O. (2013). Development of filtered Euler–Euler two-phase model for circulating fluidised bed: high resolution simulation, formulation and a priori analyses. International Journal of Multiphase Flow, 55, 43-63.

 

Email:

a.ozel@hw.ac.uk

 

Keynote Speech-2

Design and manufacturing of structural materials in energy storage systems – from multiphase, multiscale modelling perspective

Ruihuan Ge

Research Fellow

The University of Sheffield, UK

The ever increasing demand for renewable energy worldwide means that developing efficient energy storage mechanisms are of critical importance. In UK it is reported that 43 TWh energy storage capacity (~£165.3 billion investment) is needed to decarbonize the electricity supply1. Structural materials are commonly used in essential energy storage systems, e.g. electrode structures in lithium-ion batteries2, phase change composite materials in latent heat thermal energy storage systems3. The compositions and microstructures of these materials have been demonstrated to critically impact device performance2, 4. Previously, development and processing of these materials has occurred through trial-and-error experimental investigation. Relevant fundamental research using advanced numerical tools is scarce, especially from multiphase, multiscale modelling perspective. By developing numerical models in combination with advanced additive manufacturing process, this aim of this work is to build a linkage of manufacturing process, microstructure and energy storage device performance.

 

References:

[1] Cárdenas, B., et al. (2021). "Energy storage capacity vs. renewable penetration: A study for the UK." Renewable Energy 171: 849-867.

[2] Lu, X., et al. (2020). "3D microstructure design of lithium-ion battery electrodes assisted by X-ray nano-computed tomography and modelling." Nature communications 11(1): 1-13.

[3] Sharma, A., et al. (2009). "Review on thermal energy storage with phase change materials and applications." Renewable and Sustainable energy reviews 13(2): 318-345.

[4] Li, C., et al. (2019). "Investigation on the effective thermal conductivity of carbonate salt based composite phase change materials for medium and high temperature thermal energy storage." Energy 176: 728-741.

 

Speaker Information

Education：

• 2014-2018 PhD Monash University 

 

Awards：

• The University of Leeds, Visiting Researcher Award 2017

• Monash University, Postgraduate Publication Award 2018

• UK IChemE Chemical Engineering Day, 1st prize poster presentation winner 2019

 

Work Experience:

• Research Fellow Birmingham University 2018-2019

• Research Fellow Bath University 2019-2020

• Faraday Institution Research Fellow the University of Sheffield 2020-

 

Selected Publications:

• [1] Ge R.H., Cumming D. and Smith R. (2022), Discrete Element Method (DEM) analysis of lithium ion battery electrode structures from X-ray tomography-the effect of calendering conditions. Powder Technology, 403, 117366.

• [2] Ge R.H., Li Q., Li C. and Liu Q. (2022), Evaluation of different melting performance enhancement methods in a shell-and-tube latent heat thermal energy storage system. Renewable Energy, 187, pp. 829-843.

• [3] Ge R.H. and Flynn J. (2021), A computational method for detecting aspect ratio and problematic features in additive manufacturing. Journal of Intelligent Manufacturing, pp.1-17.

• [4] Ge R.H., Humbert G., Martinez R., Attallah M.M. and Sciacovelli A. (2020), Additive manufacturing of a topology-optimised multi-tube energy storage device: Experimental tests and numerical analysis. Applied Thermal Engineering, 180, 115878.

• [5] Ge R.H., Ghadiri M., Bonakdar T., Zhou Z.Y., Larson I. and Hapgood K. (2020), Deformation of 3D printed agglomerates: multiscale experimental tests and DEM simulation. Chemical Engineering Science, 217, 115526.

 

Email:

r.ge@sheffield.ac.uk