Inercijski učinki na tok tekočine v kompleksnih poroznih medijih
Oznaka in naziv projekta
N2-0275 Inercijski učinki na tok tekočine v kompleksnih poroznih medijih
N2-0275 Inertial effects on fluid flow in complex porous media
Logotipi ARIS in drugih sofinancerjev
NCN - Narodowe Centrum Nauki
Projektna skupina
Vodja projekta: dr. Gregor Kosec
Sodelujoče raziskovalne organizacije: Povezava na SICRIS
Sestava projektne skupine: Povezava na SICRIS
Vsebinski opis projekta
Porozni mediji so vseprisotni, pretok tekočine skozi njih pa je izjemnega pomena za znanost, tehnologijo in življenje, saj lahko navsezadnje ključne organe kot so pljuča in ožilje obravnavamo kot porozne sisteme. Kljub desetletjem raziskav ostaja odprtih še nekaj temeljnih problemov, ki ovirajo naše razumevanje tega pojava. Eden izmed njih je, kako povezati mikroskopski tok, predvsem skozi pore, z makroskopskimi lastnostmi celotnega vzorca. Za zapolnitev te vrzeli se že več desetletij uporablja povsem empirični Carman-Kozenyjev zakon. Ta zakon povezuje dve makroskopski značilnosti poroznega medija: prepustnost (ki meri sposobnost vzorca, da prepusti tekočino skozenj) in poroznost (ki meri sposobnost medija, da shrani tekočino) z zavitostjo – značilnostjo samega toka, ki meri direktnost pretočnih poti (njena vrednost se povečuje, ko se poti tekočine odmikajo od ravnih črt). Kljub uspehu zavitosti kot parametra, ki nam omogoča kvantificiranje pretoka v poroznih strukturah, je njegova uporaba trenutno omejena na empirično, od materiala odvisno konstanto, sama povezava pa konceptualno temelji na obnašanju pri tokovih z nizkim Reynoldsovim številom. Takšen pristop je nezadovoljiv, saj zanemarja fizično naravo zavitosti, npr. odvisnost od inercialnih učinkov v toku. V okviru raziskovalnega projekta imamo namen raziskati in odpraviti omenjene pomanjkljivosti. Izvedli bomo sistematične numerične študije pretoka skozi kompleksne porozne medije, da bi ovrednotili vpliv hidravlične zavitosti. Preučili bomo tokove skozi fraktalne preproge Sierpinskega, naključne modele in resnične vzorce pakiranih peščenih zrn. Za dosego raziskovalnih ciljev bomo razvili algoritme za brezmrežno reševanje diferencialnih enačb toka tekočine z uporabo mezoskopskega in makroskopskega pristopa in njihovo točnost preverili s primerjavo rezultatov. Natančneje bomo raziskali deformacijo hitrostnega polja tekočine v fraktalnih poroznih medijih kot funkcijo povprečne hitrosti tekočine. Pričakujemo, da bomo ugotovili, kako se zavitost spreminja s povprečno hitrostjo tekočine v kompleksnih medijih in raziskali, kako ta relacija vpliva na uporabnost Carman-Kozenyjevega zakona za višja Reynoldsova števila.
Osnovni podatki sofinanciranja so dostopni na spletni strani: https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/20483
Odsečna spletna stran projekta: https://e6.ijs.si/ParallelAndDistributedSystems/projects/ncn/
Faze projekta in opis njihove realizacije
1. Faza
2. Faza
3. Faza
Bibliografske reference
M. Jančič, G. Kosec; Strong form mesh free hp adaptive solution of linear elasticity problem, Engineering with computers, vol. 39, 2023, COBBIS
G. Kosec, M. Jančič; Hp-adaptive RBF-FD method, SIAM 2023: SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23), February 7-March 3, 2023, [Amsterdam, The Netherlands], 2023, COBBIS
G. Kosec; Adaptive meshfree approach to solving partial differential equations : seminar at the Institute for Theoretical Physics, University of Wrocław, Wrocław, 3. 2. 2023, 2023, COBBIS
JANČIČ, Mitja, ZALOŽNIK, Miha, KOSEC, Gregor. Meshless interface tracking for the simulation of dendrite envelope growth. Journal of computational physics. 2024, vol. 507, art. 112973. COBBIS