Projekti / Programi
Razvoj robno-območne integralske metode za raziskave prenosnih pojavov v porozni snovi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.05.05 |
Tehnika |
Mehanika |
Mehanika fluidov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P240 |
Naravoslovno-matematične vede |
Plini, dinamika tekočin, plazma |
robno-območna integralska metoda, porozna snov, naravna konvekcija, Newtonska in ne-Newtonska tekočina, turbulenca
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
11343 |
dr. Renata Jecl |
Vodarstvo |
Vodja |
2002 - 2004 |
219 |
Organizacije (1)
Povzetek
Robno-območna integralska metoda (ROIM) predstavlja nadgradnjo klasične metode robnih elementov in je uporabna tudi ta reševanje zapletenih difuzivno-konvektivnih problemov. Prenosni pojavi v porozni snovi so procesi povezani s transportom gibalne količine, snovi in toplote skozi material sestavljen iz tekoče in trdne faze. Vodilne enačbe, ki opisujejo te pojave so modificirane Navier-Stokesove enačbe za porozno snov. Predstavljajo osnovne zakone ohranitve mase, gibalne količine in energije, pri čemer je lahko gibalna enačba klasičen Darcyjev zakon ali pa enačba v kateri je Darcyjevemu zakonu dodan še vpliv vztrajnostnih učinkov, viskoznosti, difuzije, časa, turbulence itd, pri čemer vsak člen povečuje stopnjo nelinearnosti parcialne diferencialne enačbe. Začetki proučevanja prenosnih pojavov v porozni snovi so povezani z uporabo klasičnega Darcyjevega zakona vendar se je kmalu ugotovilo, da njegova uporaba ne daje rezultatov primerljivih z eksperimentalnimi vrednostmi. Zato avtorji odmevnih teoretičnih študij vključujejo v sistem modificiranih Navier-Stokesovih enačb razširjene gibalne enačbe, med katerimi je najpogostejša takoimenovana Brinkmanova gibalna enačba, modificirane Navier-Stokesove enačbe pa rešujejo z uporabo znanih numeričnih aproksimativnih metod kot so metoda končnih elementov, metoda končnih volumnov in metoda končnih diferenc.
Cilj raziskovalnega projekta je uporabiti dopolnjeno obliko Brinkmanove enačbe in celoten sistem ohranitvenih enačb rešiti z uporabo ROIM. S tem bomo dokazali, da daje uporaba Brinkmanove enačbe, ki zadosti brez-zdrsnemu robnemu pogoju na površini, ki omejuje porozno snov, fizikalno mnogo bolj realne rezultate kakor klasičen Darcyjev zakon ter hkrati potrdili uporabnost ROIM, ki predstavlja učinkovito alternativo do sedaj najpogosteje uporabljanim aproksimativnim metodam. Pri uporabi ROIM je potrebno osnovne ohranitvene zakone s hitrostno-vrtinčno formulacijo zapisati ločeno za kinematični del (hitrost) in za kinetični del izračuna (vrtinčnost in temperatura), jih z uporabo ustreznih Greenovih funkcij prevesti v integralsko obliko, zapisati v diskretni in končno še v matrični obliki. Tako izpeljane analitične enačbe je potrebno rešiti z nadgradnjo obstoječega, za reševanje problemov klasične dinamike tekočin zapisanega, računalniškega paketa BEEAS, Boundary Element Engineering Analysing System, izdelanega v Laboratoriju za prenosne pojave v trdninah in tekočinah na fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru. Omenjeno programsko orodje je potrebno dopolniti z ustrezno izpeljanim numeričnim algoritmom, ki bo zajemal vse podatke za obravnavo prenosnih pojavov v porozni snovi.
Uporabnost opisane metode želimo razširiti na raziskovanje poroznih snovi zasičenih z ne-Newtonsko tekočino ter na analiziranje turbulentnih prenosnih pojavov v porozni snovi.
Rezultati projekta bodo bodo predstavljali znanstveni prispevek na področju numeričnega modeliranja transportnih pojavov v porozni snovi oziroma širše na področju mehanike tekočin. Praktično pa bodo rezultati projekta uporabni predvsem na področju varstva okolja pri napovedovanju gibanja podtalnice, proučevanju transporta polutantov v podtalnici, analizi gibanja zemeljskih plazov, modeliranju dogajanja znotraj plasti deponij komunalnih odpadkov, na področju procesnega strojništva pri analizi prenosnikov toplote in na področju gradbeništva pri proučevanju prehoda toplote skozi sloje toplotne izolacije.
