Porovnání numerického a fyzikálního modelu transportu v porézním prostředí s puklinou

Bc. Petr Antoni

Master's thesis

Comparison of the numerical and physical model of porous media with fracture

Abstract:

Tato práce nahrazuje reálný transport kontaminantu přes rozpukané porézní prostředí za fyzikální model v akváriu se skleněnými kuličkami. V přírodě transport v řádu kilometrů trvá miliony let. Fyzikální model simuluje transport v řádu desítek centimetrů za jednotky minut. Akvárium obsahuje 3D tištěnou puklinu a průhledné médium, což odlišuje experiment od běžně prováděných ve světě. Vycházíme z minulých měření a vylepšujeme transport a zpracování nasnímaných dat. Experiment transportu kontaminantu akváriem, je zde praktikován fluorescenčním barvivem, injektovaným v různých koncentracích. Transport je nasnímán a poté obrazově zpracováván v programu Matlab. Z jednotlivých snímků transportu dané koncentrace barviva se získávají intenzity barviva. Extrapolací těchto dat získáváme zpětně jednotlivé koncentrace, které se vyskytují při rozmývání barviva během transportu. Tyto výsledky porovnáváme s nastaveným numerickým modelem.

Abstract:

This study replaces the real transport of contaminants through fractured porous media with a physical model using an aquarium and glass beads. In nature, transport in order of kilometers takes millions of years. The physical model simulates transport over tens of centimeters in units of minutes. The aquarium includes a 3D printed fracture and a transparent medium, distinguishing the experiment from commonly conducted ones worldwide. Building upon previous measurements, we improve the transport and processing of acquired data. The transport experiment in the aquarium involves injecting fluorescent dye at different concentrations. The transport process is captured and subsequently processed using Matlab software. From individual frames of the transport with specific dye concentrations, dye intensities are obtained. By extrapolating these data, we retrospectively determine the concentrations that occur during dye dispersion throughout the transport. These results are compared with a predetermined numerical model.

Keywords

Puklinové prostředí, fyzikální model, transport kontaminantu, porézní prostředí, hydraulická vodivost, fluorescence, fluorescenční barviva, Fluorescein, numerický model, zpracování obrazu, postprocessing

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Jan Březina, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechatronics, Informatics and Interdisciplinary Studies

Master programme / field:
Electrical Engineering and Informatics / Mechatronics