PL
EN

Praca naukowo-badawcza

Dorobek naukowy prof. J. Mikielewicza do r. 2008 obejmuje ogółem: 185 prac opublikowanych, w tym publikacji indywidualnych 47, współautorskich 138.

Główne kierunki jego działalności naukowej sprowadzają się do:

  • analizy nowych obiegów termodynamicznych siłowni,
  • wymiany ciepła w wymiennikach przy pomocy nowych elementów tzw. płynnych żeber,
  • problemów wrzenia w przepływie i nieizotermicznych przepływów para-ciecz,
  • odparowanie w cienkich warstwach cieczy,
  • rozrywanie się cienkich warstw cieczy na strugi, zagadnień zwilżalności,
  • problemów stabilności przepływów dwufazowych para-ciecz w kanałach,
  • przepływów krytycznych mieszanin dwufazowych para-ciecz,
  • konwekcji naturalnej w termosyfonie w zastosowaniu do "diody cieplnej",
  • zalewania prętów paliwowych podczas awarii reaktora jądrowego,
  • bezpośredniej kondensacji pary na przechłodzonej warstwie cieczy,
  • rozpływu i wymiany ciepła strug jedno- i dwufazowych uderzających o powierzchnię,
  • analizy niekonwencjonalnych urządzeń i systemów konwersji energii, a szczególnie analizy kolektorów słonecznych i ich wykorzystania w warunkach krajowych.

Prace nad zagadnieniem nowego urządzenia intensyfikującego wymianę ciepła tzw. "płynnego żebra" zostały wyróżnione Nagrodą Wydziału Nauk Technicznych PAN w 1974 roku. Zagadnienia wrzenia, przepływów dwufazowych, stabilnosci cienkich warstw cieczy mają podstawowe znaczenie dla generatorów pary, reaktorów jądrowych, aparatów inżynierii chemicznej, parowalników chłodniczych i w wielu innych zastosowaniach technicznych. Opracowana przez niego półempiryczna metoda obliczania współczynników przejmowania ciepła podczas wrzenia z przepływem jest szeroko znana. Została opublikowana w Int. Journal of Heat and Mass Transfer oraz cytowana. Inna praca dotycząca metody określania charakterystyk pomp pracujących na czynnik dwufazowy w warunkach awarii reaktora, której był głównym autorem (koncepcji teoretycznej), opracowana w USA, spotkała się z szerokim zainteresowaniem specjalistów. Była ona wielokrotnie omawiana i cytowana. Koncepcja okazała się poprawna, co potwierdziły badania eksperymentalne. Metoda została wprowadzona do kodów obliczeniowych awarii reaktora przez Electric Power Institute w USA.

Prof. J. Mikielewicz jest również głównym autorem nowego modelu matematycznego zjawiska rozrywania się filmu cieczowego na strugi. Poprawność tego modelu potwierdziły badania eksperymentalne przeprowadzone przez zespół przez niego kierowany, a także przez innych autorów. By on wielokrotnie cytowany w literarurze. Opracowane zagadnienie zwilżalności, których jest współautorem cechuje nowatorskie podejście do zagadnienia.

Poza pracami o charakterze podstawowym prof. J. Mikielewicz opracował szereg zagadnień technicznych m.in. związanych z realizacją eksperymentalnej siłowni dwuczynnikowej o mocy 2MW na zlecenie ZAMECHu w Elblągu, która nie doczekała się realizacji, turbiny amoniakalnej wykorzystującej ciepło odpadowe (Instytut Nawozów Sztucznych w Puławach), osuszanie pary w łopatkach powłokowych w celu zmniejszenia skutków erozji - ZAMECH Elbląg, systemy ogrzewania zbiorników na wówczas budowanych tankowcach (Stocznia im. Komuny Paryskiej w Gdyni), ekspertyzy dla Centrum Techniki Okrętowej w Gdańsku.

Po uzyskaniu tytułu profesora, prof. J. Mikielewicz podejmuje wraz ze swoimi uczniami nowe złożone zagadnienia takie jak wymiana ciepła przy ciśnieniach ponadkrytycznych, kryzysy wrzenia w przepływie, dwufazowe przepływy pierścieniowe z uwzględnieniem strumieni masy separujących się kropel i odrywających się z powierzchni filmu cieczowego, wymianę ciepła w obecności drgań ośrodka, cyrkulację naturalną w przestrzeniach zamkniętych w zastosowaniu do tzw. diód cieplnych. Prace w większości zostały opublikowane w międzynarodowych czasopismach. Podczas pobytu w Brown University w USA oraz po powrocie do Kraju pracuje nad zagadnieniem dwufazowych przepływów krytycznych w kanałach. W wyniku tych prac powstała teoria punktów osobliwych w przestrzeniach wielowymiarowych. Inne prace dotyczące podstaw przepływów dwufazowych to: opracowanie metod analizy tych przepływów w oparciu o kryteria termodynamiki procesów odwracalnych i nieodwracalnych, analiza zamknięć modeli przepływów dwufazowych, przepływy przez rozgałęzienia kanałów. Zagadnienia te mają fundamentalne znaczenie dla rozwoju dziedziny nauki zwanej przepływami dwufazowymi. W 1986 roku otrzymał Nagrodę Sekretarza PAN za kierowanie oraz udział w pracy pt. "Modele zjawisk występujących w przepływach dwufazowych". Zajmował się zagadnieniami sprzężonej wymiany ciepła (konwekcja z przewodzeniem cieplnym) związanymi z awaryjnym zalewaniem prętów paliwowych reaktora jądrowego, bezpośrednią kondensacją pary na przechłodzonej warstwie cieczy oraz rozpływem i wymianą ciepła strug jedno- i dwufazowych uderzających o powierzchnię ciała stałego. Model "zalewania" pozwala nie tylko na określenie prędkości frontu cieczy, ale i na określenie struktury przepływu dwufazowego podczas "zalewania". Kondensację pary na warstwie cieczy rozwiązał przybliżoną metodą analityczną. W modelu uwzględniono specyficzną turbulencję w pobliżu powierzchni rozdziału faz para-ciecz. Jest to nowatorskie podejście do zagadnienia i wzbudziło zainteresowanie wśród autorów w kraju i za granicą. W ostatnich pracach rozważa rozpływ oraz przejmowanie ciepła warstwy cieczy powstałej w skutek uderzenia strugi cieczy lub strugi powietrza z kroplami o powierzchnię ciała stałego. Analizuje kształt strugi na powierzchni nachylonej oraz warunki przejścia przepływu nadkrytycznego w podkrytyczny (skok hydrauliczny) wykorzystując wcześniej przez siebie opracowane zastosowania teorii punktów osobliwych.

Podsumowaniem prac prof. J. Mikielewicza nad ruchem i wymianą ciepła cienkich warstw cieczy płynących po powierzchni ciała stałego jest monografia współautorska "Ruch i wymiana ciepła cienkich warstw cieczy" wydana przez Wydawnictwo "Maszyny Przepływowe", tom 23.

Innym kierunkiem zainteresowań prof. J. Mikielewicza jest konwersja energii w niekonwencjonalnych systemach i urządzeniach, a szczególnie wykorzystanie energii słonecznej w warunkach krajowych. Opracował w ramach tego problemu szereg zagadnień związanych z zastosowaniem płaskich kolektorów słonecznych w rolnictwie. Do zadań tych analiz należało opracowanie prostych, efektywnych algorytmów obliczeń cieplnych kolektorów słonecznych w stanach stacjonarnych i niestacjonarnych. Jest on współautorem nowej koncepcji kolektora z pochłanianiem energii promienistej w objętości złoża półprzepuszczalnego. Jego zainteresowania radiacyjną wymianą ciepła dało wyraz w kilku innych pracach podstawowych. Z zakresu tematyki związanej z konwersją energii w niekonwencjonalnych urządzeniach, oprócz orginalnych prac twórczych prof. J. Mikielewicz jest współautorem monografii "Niekonwencjonalne urządzenia i systemy konwersji energii", wydana przez Wydawnictwo "Maszyny Przepływowe", tom 24.

Podsumowaniem wiedzy prof. J. Mikielewicza o zjawiskach transportu masy, pędu i energii jest monografia pt. "Modelowanie zjawisk cieplno-przepływowych", wydana przez Wydawnictwo "Maszyny Przepływowe", tom 17, 1995r.

Poza pracami o charakterze podstawowym prof. J.Mikielewicz, po uzyskaniu tytułu profesora, opracował wraz z zespołem szereg prac stosowanych. Do nich należą koncepcje: powietrznych kolektorów słonecznych wykorzystywanych w rolnictwie do suszenia płodów rolnych, podgrzewania gruntu w tunelach foliowych, podgrzewania wody w stawach hodowli ryb, kolektorów do osuszania piasków użytkowych przy pomocy energii słonecznej dla Tomaszowskich Kopalni Surowców Mineralnych "Biała Góra". Za całokształt prac związanych z wdrożeniem kolektorów słonecznych otrzymał z zespołem dwie Nagrody Koordynatora problemu PR-8. Do prac nad wykorzystaniem energii słonecznej należy także opracowanie słonecznego ogrzewania Wieży Mikołajewskiej - ośrodka rekreacyjnego Automobilklubu Warszawa. Inne prace stosowane to usprawnienie systemu grzejno-chłodzącego autoklawu dla zakładu "Polfa" - Starogard, ocena i usprawnienie wymienników i central klimatyzacyjnych budowanych przez "Klimor" - Gdańsk, wykorzystanie ciepła odpadowego z pieców szklarnianych do produkcji energii elektrycznej przy pomocy obiegu freonowego, opracowanie technologii wytwarzania i badanie intensywności wymiany ciepła rur zwijanych dla zastosowań chłodniczych i ciepłowniczych. Ostatnio opracował teorię separatorów pary z zawirowaczami dla przepływu dwufazowego, na zlecenie ABB Atom z Szwecji.

Brał udział w szeregu konferencjach międzynarodowych i krajowych wygłaszając referaty lub biorąc czynny udział w dyskusji m.in. był w byłym ZSRR, Wielkiej Brytanii, USA, Rumunii, Niemczech, Jugosławii, Włoszech Był zapraszany do prezentacji prac w najpoważniejszych ośrodkach w świecie m.in. do byłego ZSRR, USA, W. Brytanii, RFN, Francji, Kanady, Szwecji. Recenzował; prace dla renomowanego czasopisma międzynarodowego Multiphase Flow Mag. Int. Journal of Heat and Mass Transfer oraz wielu wydawnictw krajowych, wydawnictwa książkowe wybitnych uczonych polskich z dziedziny termodynamiki i wymiany ciepła, dla Centralnej Komisji d/s Stopni i Tytułu oraz granty KBN. Jest Redaktorem Naczelnym "Archiwum Termodynamiki" i Wydawnictw Instytutu Maszyn Przepływowych. Obecnie jest członkiem Centralnej Komisji ds. Tytułu i Stopni Naukowych. W 2000r został powołany do Komitetu Redakcyjnego prestiżowego czasopisma brytyjskiego Nature. Otrzymał w 2001r subsydium dla uczonych Fundacji Nauki Polskiej.

DO GÓRY