Sleutelen aan vergelijkingen

Bij een hoge druk kun je de stroming berekenen met de veelgebruikte Navier-Stokes-vergelijkingen, maar bij een lage druk ontstaan problemen. Het gas gedraagt zich niet langer als een continuúm, maar als een grote verzameling individuele moleculen. Tot welke druk kun je de Navier-Stokes-vergelijkingen gebruiken en bij welke druk moet je een ander model toepassen?

De afgelopen drie jaar heb ik een alternatief programma ontwikkeld op basis van het DSMC-model, een model om lagedrukgasstromingen te berekenen, onder meer bij chipreactoren. Sinds een paar jaar wordt daar onderzoek naar gedaan. Mijn programma berekent in simulaties of de gasstroom een uniforme laag van metaal op silicium bij chips achterlaat.

Het resultaat is niet meer dan een dun lijntje in een grafiek. Maar de berekeningen zijn erg ingewikkeld. Daarom probeer ik de Navier-Stokes-vergelijkingen zo aan te passen dat je ze ook bij lagere druk kunt gebruiken. Ze worden al veel gebruikt en zijn bekend over de hele wereld. Idealiter zal mijn programma daarom alleen gebruikt worden bij heel lage lagedrukgasstromingen. Daardoor maak ik mijn eigen programma voor het grootste gedeelte overbodig.

Mijn onderzoek verloopt voorspoedig. Het programma is bijna af. Ik heb het afgelopen jaar ook gewerkt aan een experiment, maar daarvan vallen de resultaten nogal tegen. Experimenten gaan nooit zoals je wilt. Heel vervelend. Ook bij het schrijven van het computerprogramma gaat vaak wat fout. De helft van de tijd ben je bezig met bugfixen. Daarna denk je: nu moet alles kloppen, maar dan gaat het weer om een andere reden fout. Zo blijf je er steeds aan sleutelen. Ik heb niet voor niets een numeriek onderwerp gekozen. Als het programma niet doet wat ik wil, wil ik het alleen maar beter maken.

De komende twee jaar ga ik het programma testen. Als je begint aan een onderzoek, weet je dat je het risico loopt na vijf jaar niets te hebben gevonden. Daar ziet het er nu gelukkig helemaal niet naar uit. Ook als ik geen goede resultaten heb, zijn er nog genoeg zijpaden die ik kan betreden. Ik hoef niet koste wat kost ‘iets’ te vinden. Aan de andere kant weet ik dat ik nog wel vijf jaar aan dit programma zou kunnen sleutelen.” (RV)

Naam: Ruurd Dorsman (27)

Onderwerp: Gasstromingen bij lage druk

Promotor: Prof.dr.ir. Chris Kleijn (Kramers Laboratorium)

Tussenstand: Nog twee jaar te gaan

(Foto: Hans Stakelbeek/FMAX)

“Als gas door een lange pijp stroomt, is de druk aan het begin van de pijp hoog en aan het eind van de pijp laag. Bij een hoge druk kun je de stroming berekenen met de veelgebruikte Navier-Stokes-vergelijkingen, maar bij een lage druk ontstaan problemen. Het gas gedraagt zich niet langer als een continuúm, maar als een grote verzameling individuele moleculen. Tot welke druk kun je de Navier-Stokes-vergelijkingen gebruiken en bij welke druk moet je een ander model toepassen?

De afgelopen drie jaar heb ik een alternatief programma ontwikkeld op basis van het DSMC-model, een model om lagedrukgasstromingen te berekenen, onder meer bij chipreactoren. Sinds een paar jaar wordt daar onderzoek naar gedaan. Mijn programma berekent in simulaties of de gasstroom een uniforme laag van metaal op silicium bij chips achterlaat.

Het resultaat is niet meer dan een dun lijntje in een grafiek. Maar de berekeningen zijn erg ingewikkeld. Daarom probeer ik de Navier-Stokes-vergelijkingen zo aan te passen dat je ze ook bij lagere druk kunt gebruiken. Ze worden al veel gebruikt en zijn bekend over de hele wereld. Idealiter zal mijn programma daarom alleen gebruikt worden bij heel lage lagedrukgasstromingen. Daardoor maak ik mijn eigen programma voor het grootste gedeelte overbodig.

Mijn onderzoek verloopt voorspoedig. Het programma is bijna af. Ik heb het afgelopen jaar ook gewerkt aan een experiment, maar daarvan vallen de resultaten nogal tegen. Experimenten gaan nooit zoals je wilt. Heel vervelend. Ook bij het schrijven van het computerprogramma gaat vaak wat fout. De helft van de tijd ben je bezig met bugfixen. Daarna denk je: nu moet alles kloppen, maar dan gaat het weer om een andere reden fout. Zo blijf je er steeds aan sleutelen. Ik heb niet voor niets een numeriek onderwerp gekozen. Als het programma niet doet wat ik wil, wil ik het alleen maar beter maken.

De komende twee jaar ga ik het programma testen. Als je begint aan een onderzoek, weet je dat je het risico loopt na vijf jaar niets te hebben gevonden. Daar ziet het er nu gelukkig helemaal niet naar uit. Ook als ik geen goede resultaten heb, zijn er nog genoeg zijpaden die ik kan betreden. Ik hoef niet koste wat kost ‘iets’ te vinden. Aan de andere kant weet ik dat ik nog wel vijf jaar aan dit programma zou kunnen sleutelen.” (RV)