Zobrazit minimální záznam

Experimental Investigatio into two-phase flow in heterogenerous porous media



dc.contributor.advisorSněhota Michal
dc.contributor.authorJan Šácha
dc.date.accessioned2020-06-19T22:19:11Z
dc.date.available2020-06-19T22:19:11Z
dc.date.issued2020-06-20
dc.identifierKOS-449029129205
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10467/88251
dc.description.abstractPůdy často vykazují rozdílné hodnoty nasycené hydraulické vodivosti v závislosti na počáteční dynamice zvlhčování; rovněž vykazují časové změny v průběhu jedné infiltrační události. Byly provedeny série infiltračních experimentů na uměle vytvořených vzorcích. Infiltrační experimenty byly zaznamenány neutronovým snímkováním. Dvourozměrné snímky získané technikou neutronové radiografie byly zatíženy řadou artefaktů. Odstranění artefaktů bylo provedeno korekční metodou. Pro identifikaci parametrů korekčních algoritmů byly použity dvě strategie, které byly vzájemně porovnány. Z opravených radiografických snímků byly rekonstruovány tomografické trojrozměrné snímky, s prostorovým rozložením vlhkostí. Byly provedeny infiltrace s různou dynamikou zvlhčení - výtopová infiltrace a infiltrace s pomalým skrápěním. Různá dynamika infiltrace měla za následek rozdílné množství zachyceného vzduchu, který měl přímý vliv na hydraulickou vodivost celého vzorku. Hydraulická vodivost během výtopové infiltrace byla až čtyřicetinásobně vyšší v porovnání s infiltrací s pomalým skrápěním. Při pomalém skrápění byla hnací silou proudění kapilarita a přednostně se sytily oblasti jemnozrnného materiálu. Oblasti hrubozrnných materiálů byly obtékány, docházelo v nich ke strukturálnímu zachytávání vzduchu. Celkově nízká hydraulická vodivost vzorku vedla k vytvoření výtopy na povrchu vzorku. U výtopové infiltrace voda gravitačně proudila do oblastí hrubozrnných materiálů, kdy po rychlém naplnění těchto preferenčních cest docházelo k pozvolnému plnění oblastí jemnozrnného materiálu působením kapilárních sil. V této fázi byl vzduch uzavřený v jemnozrnném materiálu vytěsňován do preferenčních cest. Přesto bylo výsledné nasycení preferenčních cest při výtopové infiltraci vyšší než v případě pomalého skrápění. Tomogramy byly rozděleny dle jednotlivých materiálů a vrstev a pro vlhkost každé oblasti byla stanovena pomocí van Genuchten – Mualem modelu nenasycená hydraulická vodivost. Z těchto hodnot byla stanovena efektivní hydraulická vodivost celého vzorku s využitím jednoduchého předpokladu zvrstveného pórovitého prostředí. Průběh efektivních vodivostí zachytil trend snižování hydraulické vodivosti, který byl stanoven z toků naměřených během experimentů. Experimenty poskytly kvantitativní data, která mohou být využita k vývoji a ověření vícefázových modelů, uvažujících imobilní vzduchovou fázi.cze
dc.description.abstractSoils often exhibit different values of the saturated hydraulic conductivity depending on the rate of infiltration and also show changes of the hydraulic conductivity during a single infiltration event. A series of the infiltration experiments on artificial samples were carried out. The infiltration experiments were recorded by neutron imaging. Two-dimensional imaging using a neutron radiography is commonly loaded with artifacts. Removal of artifacts was performed by simple correction methods. Two strategies were used to identify the parameters of the correction algorithms and the results were compared. Tomographic images containing spatial water content distribution were reconstructed from the corrected radiograms. Series of the infiltration experiments with different wetting dynamics was performed – a ponding experiment and a drip irrigation experiment. Different infiltration rate caused different quantity of trapped air that affected the hydraulic conductivity of the sample. The quasi saturated hydraulic conductivity during the ponding experiment was up to 40 times higher than during the drip irrigation experiment. During the drip irrigation experiment, the region of fine material was wetted first due to capillary driving forces and the regions of coarse material were bypassed by water, which led to a structural air trapping. The reduced hydraulic conductivity caused a formation of ponding above the surface even at low inflow rate. During the ponding experiment, water gravitationally infiltrated into regions of coarse materials; these preferential pathways were quickly filled. Subsequently, the regions of fine material was filled slowly due to capillary forces. Under these conditions, the trapped air in the fine material was transferred into preferential pathways. However, the water content of the preferential pathways during the ponding experiment remained higher than in the case of the drip irrigation experiment. Effective hydraulic conductivity, calculated from the known water content distribution using Van Genuchten - Mualem model and simple assumption of the hydraulic conductivity of the layered porous media captured the trend of decreasing hydraulic conductivity shown by experiments. The experiments provided quantitative data that can be used to develop and validate multiphase models that consider the presence of immobile air phase.eng
dc.publisherČeské vysoké učení technické v Praze. Vypočetní a informační centrum.cze
dc.publisherCzech Technical University in Prague. Computing and Information Centre.eng
dc.rightsA university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmleng
dc.rightsVysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.htmlcze
dc.subjectHydraulická vodivostcze
dc.subjectzachycený vzduchcze
dc.subjectdynamika infiltracecze
dc.subjectneutronové snímkovánícze
dc.subjectradiografiecze
dc.subjecttomografiecze
dc.subjectHydraulic conductivityeng
dc.subjecttrapped aireng
dc.subjectinfiltration dynamicseng
dc.subjectneutron imagingeng
dc.subjectradiographyeng
dc.subjecttomographyeng
dc.titleExperimentální výzkum dvoufázového proudění v heterogenním pórovitém prostředícze
dc.titleExperimental Investigatio into two-phase flow in heterogenerous porous mediaeng
dc.typedisertační prácecze
dc.typedoctoral thesiseng
dc.contributor.refereeKodešová Radka
theses.degree.disciplineVodní hospodářství a vodní stavbycze
theses.degree.grantorkatedra hydromeliorací a krajinného inženýrstvícze
theses.degree.programmeStavební inženýrstvícze


Soubory tohoto záznamu





Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam