Oscilace v signálu proudění vzduchu v dynamicky ventilované jeskyni

Bc. Nikola Vávrová

Bachelor's thesis

Airflow oscillations in dynamically ventilated cave

Abstract:

V dynamické Císařské jeskyni (Moravský kras) byly studovány oscilace v signálu proudění vzduchu a mechanismy jejich vzniku. Monitoring probíhal ve dvou kampaních: při vyšších venkovních teplotách (DAF mód) a při nižších venkovních teplotách (UAF mód). Analýza signálů proudění vzduchu prokázala, že vzduch proudil na principu pístového toku. Korelace signálů proudění a teplotního rozdílu mezi jeskynní a venkovní atmosférou nepotvrdila teplotní rozdíl jako hlavní řídící sílu proudění vzduchu v jeskyni. Data také ukázala nekonzistentnost v objemech vstupujícího a vystupujícího vzduchu u jednotlivých vchodů, což poukazuje na možnou existenci neznámého vstupu (nebo vstupů). Spektrální analýza prokázala komplexní spektrum frekvencí signálů proudění vzduchu, které se navíc měnily v čase, a tím zpochybnila, že oscilace jsou důsledkem fungování jeskyně na principu Helmholtzova rezonátoru. Alternativní možností může být chování jeskyně jako soustava rezonátorů, případně výměna tepla mezi vzduchem a stěnami jeskyně.

Abstract:

The airflow oscillations and mechanisms of their origin in dynamically ventilated cave were studied in Císařská Cave (Moravian Karst). Monitoring was divided into two campaigns, during the higher external temperatures (DAF ventilation mode) and during lower external temperatures (UAF ventilation mode). Airflow analysis proved its behavior based on a piston flow. Correlation between airflows and temperature difference between cave and exterior did not confirm the temperature difference as a main driving force of cave airflow. Data also showed inconsistency of air volume flowing into and out of the cave, which indicates possible existence of another unknown entrance into the cave. Spectral analysis proved complex spectrum of frequencies in the airflow signals, which changed in time. It questions airflow behavior on the basis on the Helmholtz resonator. The alternative explanations can be cave behavior as a system of more resonators or heat exchange between cave air and cave walls.

Keywords

Císařská jeskyně, oscilace, ventilace, spektrální analýza, Helmholtzův rezonátor, Císařská cave, oscillations, ventilation, spectral analysis, Helmholtz resonator

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 1. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 5. 2. 2019
• Supervisor: Mgr. Marek Lang, Ph.D.
• Reader: Mgr. Pavel Pracný, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Geology / Applied and Environmental Geology