Search
Search results for: double-porosity media unsaturated flow infiltration homogenization inverse modeling
-
Modeling of unsaturated water flow in double-porosity soils by the homogenization approach.
PublicationGrunty o podwójnej porowatości zbudowane są z dwóch materiałów o znacznie różniących się parametrach hydraulicznych. Ze względu na tą szczególną strukturę, podczas przepływu nieustalonego w tego typu gruntach wytwarzają się lokalne różnice ciśnienia kapilarnego. W artykule przedstawiono model przepływu w gruntach o podwójnej porowatości w skali makroskopowej z uwzględnieniem efektów lokalnych. Model otrzymano metodą homogenizacji....
-
Przepływ wody w ośrodkach nienasyconych o podwójnej porowatości: zastosowanie metody homogenizacji. Unsaturated water flow in double porosity media: application of the homogenization theory
PublicationPrzedstawiono model matematyczny przepływu w gruncie o podwójnej porowatości wyprowadzony metodą homogenizacji. Otrzymano równanie makroskopowe z parametrami efektywnymi i członem źródłowym. Przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych i porównania z modelem znanym z literatury.
-
Infiltration in a double-porosity medium: Experiments and comparison with a theoretical model
PublicationThis paper presents experimental verification of the mathematical model of unsaturated flow in double‐porosity soils developed by the asymptotic homogenization method. A series of one‐dimensional infiltration experiments was carried out in a column filled with a double‐porosity medium composed of a mixture of sand and sintered clayey spheres arranged in a periodic manner. The unsaturated hydraulic properties of each porous material...
-
Influence of heterogeneous air entry pressure on large scale unsaturated flow in porous media
PublicationThe paper presents numerical simulations of water infiltration in unsaturated porous media containing coarse-textured inclusions embed- ded in fine-textured background material. The calculations are performed using the two-phase model for water and air flow and a simplified model known as the Richards equation. It is shown that the Richards equation cannot correctly describe flow in the presence of heterogeneities. How- ever, its...
-
Numerical Simulations of Seepage in Dikes Using unsaturated and Two-Phase Flow Models
PublicationModeling of water flow in variably saturated porous media, including flood dikes, is often based on the Richards equation, which neglects the flow of pore air, assuming that it remains at constant atmospheric pressure. However, there is also evidence that the air flow can be important, especially when the connectivity between the pore air and atmospheric air is lost. In such cases a full two-phase air-water flow model should be...
-
Modeling of unsaturated water flow in highly heterogeneous soils.
PublicationTematem pracy jest modelowanie przepływu wody w gruntach nienasyconych o podwójnej porowatości, które charakteryzują się obecnością dwóch podobszarów porowatych o skontrastowanych parametrach hydraulicznych. Jako punkt wyjścia przyjęto, że w skali lokalnej przepływ w obu podobszarach jest opisany równaniem Richardsa. Przedstawiono wyprowadzenie dwóch modeli przepływu w skali makroskopowej przy użyciu metody homogenizacji asymptotycznej....
-
Upscaling unsaturated flow in binary porous media with air entry pressure effects
PublicationArtykuł dotyczy przepływu w gruntach nienasyconych, zawierających soczewki (inkluzje) materiału gruboziarnistego. Materiał inkluzji charakteryzuje się niższą wartością ciśnienia wejścia powietrza niż materiał tła. Podczas infiltracji część powietrza zostaje zamknięta w inkluzjach, po całkowitym wypełnieniu wodą materiału tła. Z drugiej strony, drenaż inkluzji rozpoczyna się dopiero wtedy, gdy przekroczone zostanie ciśnienie wejścia...
-
Examples of numerical simulations of two-dimensional unsaturated flow with VS2DI code using different interblock conductivity averaging schemes
PublicationFlow in unsaturated porous media is commonly described by the Richards equation. This equation is strongly nonlinear due to interrelationships between water pressure head (negative in unsaturated conditions), water content and hydraulic conductivity. The accuracy of numerical solution of the Richards equation often depends on the method used to estimate average hydraulic conductivity between neighboring nodes or cells of the numerical...
-
Simulation of water flow in double -porosity soils on unstructured grids with the finite element method.
PublicationRozważa sie model przepływu wody w gruntowym ośrodku o podwójnej porowatości. Model matematyczny uzyskano poprzez zastosowanie teorii homogenizacji zastosowanej do gruntów o bardzo dużej różnicy przepuszczalności.
-
Modelling water flow in unsaturated porous media: Accounting for nonlinear permeability and material heterogeneity
PublicationW pracy przedstawiono problematykę matematycznego modelowania przepływów w nienasyconych ośrodkach porowatych, ze szczególnym uwzględnieniem dwóch aspektów. Pierwszym z nich jest obliczanie średniego współczynnika przewodności hydraulicznej między węzłami siatki w numerycznym rozwiązaniu równania przepływu nienasyconego. Drugim zagadnieniem jest wpływ lokalnej zmienności parametrów ośrodka porowatego (współczynnika przewodności...
-
Inverse Flood Routing Using Simplified Flow Equations
PublicationThe paper considers the problem of inverse flood routing in reservoir operation strategy. The aim of the work is to investigate the possibility of determining the hydrograph at the upstream end based on the hydrograph required at the downstream end using simplified open channel flow models. To accomplish this, the linear kinematic wave equation, the diffusive wave equation and the linear Muskingum equation are considered. To achieve...
-
Rapid EM-driven antenna dimension scaling through inverse modeling
PublicationIn this letter, a computationally feasible technique for dimension scaling of antenna structures is introduced. The proposed methodology is based on inverse surrogate modeling where the geometry parameters of the antenna structure of interest are explicitly related to the operating frequency. The surrogate model is identified based on a few antenna designs optimized for selected reference frequencies. For the sake of computational...
-
Inverse surrogate modeling for low-cost geometry scaling of microwave and antenna structures
PublicationPurpose–The purpose of this paper is to investigate strategies for expedited dimension scaling ofelectromagnetic (EM)-simulated microwave and antenna structures, exploiting the concept of variable-fidelity inverse surrogate modeling.Design/methodology/approach–A fast inverse surrogate modeling technique is described fordimension scaling of microwave and antenna structures. The model is established using referencedesigns obtained...
-
Computing internodal conductivities in numerical modeling of two dimensional unsaturated flow on rectangular grid
PublicationW artykule porównano rozwiązania numeryczne dwuwymiarowego równania przepływu nienasyconego z użyciem różnych metod uśredniania współczynnika przewodności hydraulicznej między sąsiednimiwęzłami. Uwzględniono średnia arytmetyczną, geometryczną, "pod prad" oraz całkową, a także niedawno zaproponowany sposób uśredniania oparty na analizie przepływu ustalonego. Ten ostatni sposób okazałsię najbardziej uniwersalny, gdyż umożliwiał otrzymanie...
-
Modeling two phase flow in large scale fractured porous media with an extended multiple interacting continua method
PublicationWe present a two phase flow conceptual model, the corresponding simulator (2pMINC) and a workflow for large-scale fractured reservoirs, based on a continuum fracture approach which uses the multiple interacting continua (MINC) method complemented with an improved upscaling technique. The complex transient behavior of the flow processes in fractured porous media is captured by subgridding the coarse blocks in nested volume elements...
-
Numerical simulation of water drainage in double-porosity soils
PublicationArtykuł dotyczy modelowania przepływu wody w warunkach nienasyconych w gruntach o podwójnej porowatości, które są złożone z dwóch materiałów porowatych o bardzo różnych parametrach. przepływ w takich ośrodkach często charakteryzuje się powstawaniem lokalnych gradientów ciśnienia między obszarami dobrze isłaboprzepuszczalnymi.Przedstawiono matematyczny model przepływu wody w gruncie w strefie nienasyconej. Przepływ odbywa się w...
-
Approximation of internodal conductivities in numericalsimulation of one-dimensional infiltration, drainage, and capillaryrise in unsaturated soils
PublicationW rozwiązaniu numerycznym jednowymiarowego równania przepływu nienasyconego wymagane jest oszacowanie średniej wartości przewodności hydraulicznej między sąsiednimi węzłami. W artykule zaproponowano nową metodę uśredniania która, w odróżnieniu od metod dotychczas proponowanych, charakteryzuje się dużą dokładnością i szerokim zakresem stosowalności. Nowa metoda oparta jest na analizie przybliżonego profilu potencjału hydraulicznego...
-
Rapid dimension scaling of triple-band antennas by means of inverse surrogate modeling
PublicationGeometry scaling of antennas, i.e., finding optimum dimensions of the structure for given operating conditions and material parameters is an important yet challenging problem. In this paper, we discuss fast dimension scaling of triple-band antennas with respect to operating frequencies. We adopt the inverse surrogate modeling approach where the surrogate model is a function of the three operating frequencies of the antenna and...
-
A variational approach of homogenization of piezoelectric composites towards piezoelectric and flexoelectric effective media
PublicationThe effective piezoelectric properties of heterogeneous materials are evaluated in the context of periodic homogenization, whereby a variational formulation is developed, articulated with the extended Hill macrohomogeneity condition. The entire set of homogenized piezoelectric moduli is obtained as the volumetric averages of the microscopic properties of the individual constituents weighted by the displacement and polarization...
-
Deterministic versus stochastic modelling of unsaturated flow in a sandy field soil based on dual tracer breakthrough data
PublicationThe 216 km2 Neuenhagen Millcreeck catchment can be characterized as a drought sensitive landscape in NE Germany. It is therefore a fundamental human interest to understand how water that fell as precipitation moves through the unsaturated soils and recharges groundwater. Additionally, a better knowledge of nutrient transport from soil to groundwater is important also, especially in landscapes with light sandy soils. For a better...
-
Rapid Design of 3D Reflectarray Antennas by Inverse Surrogate Modeling and Regularization
PublicationReflectarrays (RAs) exhibit important advantages over conventional antenna arrays, especially in terms of realizing pencil-beam patterns without the employment of the feeding networks. Unfortunately, microstrip RA implementations feature narrow bandwidths, and are severely affected by losses. A considerably improved performance can be achieved for RAs involving grounded dielectric layers, which are also easy to manufacture using...
-
Modelling hydraulic and capillary-driven two-phase fluid flow in unsaturated concretes at the meso-scale with a unique coupled DEM-CFD technique
PublicationThe goal of the research was to demonstrate the impact of thin porous interfacial transition zones (ITZs) between aggregates and cement matrix on fluid flow in unsaturated concrete caused by hydraulic/capillary pressure. To demonstrate this impact, a novel coupled approach to simulate the two-phase (water and moist air) flow of hydraulically and capillary-driven fluid in unsaturated concrete was developed. By merging the discrete...
-
Inverse Integration of the Open Channel Flow Equations
PublicationW artykule przedstawiono metodę obliczeń umożliwiającą całkowanie równań przepływu nieustalonego w kanałach otwartych (równań de Saint Venanta) wstecz. Dyskutowano także przydatność równania retencji w zagadnieniu sterowania przepływem.
-
Modeling lubricant flow between thrust-bearing pads
PublicationInlet temperature is one of the main inputs in all models for the analysis of fluid film bearing performance. At the same time, inlettemperature distribution and also oil velocity distribution at the inlet are the result of flow phenomena in the gap between the bearingpads. These phenomena are complex and in many cases further affected by any special arrangements of forced oil supply to the gapbetween pads. The reason for such...
-
Modeling of entrained flow steam gasification of sewage sludge
PublicationProper management of sewage sludge becomes increasingly problematic due to legal requirements aiming at diminishing environmental impact, as well as rationalizing the utilization from the point of view of logistics. Steam gasification of sewage sludge can result in very good quality of the producer gas. So far, the works have been focused on the gasification in fixed bed gasifiers. However, this does not allow to take full advantage...
-
Estimation of groundwater recharge in a shallow sandy aquifer using unsaturated zone modeling and water table fluctuation method
PublicationQuantification of groundwater recharge is one of the most important issues in hydrogeology, especially in view of the ongoing changes in climate and land use. In this study, we use numerical models of 1D vertical flow in the vadose zone and the water table fluctuation (WTF) analysis to investigate local-scale recharge of a shallow sandy aquifer in the Brda outwash plain in northern Poland. We show that these two methods can be...
-
Development of SPME fiber coatings with tunable porosity for physical confinement of ionic liquids as an extraction media
PublicationExtending the use of ionic liquids in sample preparation techniques remains a challenge. This paper presents procedures enabling the easy application of ionic liquids to the SPME technique. For this purpose, two approaches for producing a porous silica coating on a metal rod were investigated. Two silica precursor and porogen systems were used in the research: K2SiO3 + Formamide and Tetramethyl-orthosilicate + Polyethylene oxide....
-
Flow and solute transport in porous media systems
PublicationPraca przedstawia podstawowe procesy fizyczne zachodzące w środowisku glebowym. Rozpoczyna się od omówienia zjawisk cieplnych i efektów temperaturowych, a następnie omawia się zjawiska dyfuzyjne i natlenienie gleby. Potem omawia się dynamikę uwilgotnienia gleb i pobierania wody przez korzenie roślinne, jak też migrację zanieczyszczeń. Pracę kończy rozdział dotyczący oczyszczania ścieków w systemie glebowo-roślinnym.
-
Comparison of conductivity averaging methods for one-dimensional unsaturated flow in layered soils
PublicationW artykule przedstawiono numeryczne rozwiązania równania Richardsa, opisującego nieustalony przepływ wody w uwarstwionym gruncie nienasyconym. Przeanalizowano różne metody obliczania średniej przewodności hydraulicznej między węzłami siatki numerycznej oraz różne możliwości położenia węzłów względem granic warstw gruntu. Najlepsze wyniki otrzymano stosując metodę uśredniania stanowiącą adaptację wcześniejszej propozycji jednego...
-
Performance-Driven Inverse/Forward Modeling of Antennas in Variable-Thickness Domains
PublicationDesign of contemporary antenna systems is a challenging endeavor. The difficulties are partially rooted in stringent specifications imposed on both electrical and field characteristics, demands concerning various functionalities, but also constraints imposed upon the physical size of the radiators. Furthermore, conducting the design process at the level of full-wave electromagnetic (EM) simulations, otherwise dictated by reliability,...
-
Inverse Modeling and Optimization of CSRR-based Microwave Sensors for Industrial Applications
PublicationDesign optimization of multivariable resonators is a challenging topic in the area of microwave sensors for industrial applications. This paper proposes a novel methodology for rapid re-design and parameter tuning of complementary split-ring resonators (CSRRs). Our approach involves inverse surrogate models established using pre-optimized resonator data as well as analytical correction techniques to enable rapid adjustment of geometry...
-
Expedited Geometry Scaling of Compact Microwave Passives by Means of Inverse Surrogate Modeling
PublicationIn this paper, the problem of geometry scaling of compact microwave structures is investigated. As opposed to conventional structures (i.e., constructed using uniform transmission lines), re-design of miniaturized circuits (e.g., implemented with artificial transmission lines, ATSs) for different operating frequencies is far from being straightforward due to considerable cross-couplings between the circuit components. Here, we...
-
Single-Step Symmetrical Double Alkylation of β,γ-Unsaturated δ-Lactams via Magnesium ‘Ate’ Complexes
Publication -
Modeling Heat Transfer in Heterogeneous Media Using Fractional Calculus
Publication -
Modeling of the Two-Dimensional Flow Caused by Sea Conditions and Wind Stresses on the Example of Dead Vistula
PublicationThe article presents the results of two-dimensional modeling of flows caused by the sea conditions and wind stresses on the example of Dead Vistula. Based on the available bathymetric data, a numerical model of the river section was created, which was supplemented with data on the position of the water table depending on hydrometeorological conditions. To describe the flow field in steady conditions, a simplified model of two-dimensional...
-
Wioletta Gorczewska-Langner dr inż.
People -
Editorial for the special issue on advances in forward and inverse surrogate modeling for high-frequency design
PublicationThe design of modern‐day high‐frequency devices and circuits, including microwave/RF, antenna and photonic components, historically has relied on full‐wave electromagnetic (EM) simulation tools. Initially used for design verification, EM simulations are nowadays used in the design process itself, for example, for finding optimum values of geometry and/or material parameters of the structures of interest. In a growing number of...
-
Results of implementation of Feed Forward Neural Networks for modeling of heat transfer coefficient during flow condensation for low and high values of saturation temperature
Open Research DataThis database present results of implementation of Feed Forward Neural Networks for modeling of heat transfer coefficient during flow condensation for low and high values of saturation temperature. Databse contain one table and 7 figures.
-
The protocol for using elastic wall model in modeling blood flow within human artery
PublicationMedical diagnostic tools will play a major role in the future for an effective patient treatment and reduction their mortality, related to the cardiovascular system diseases (CVDs). There is an urgent need for developing diagnostic procedure to be robust, reliable, accurate and efficient, in the framework of a paradigm shift. Application of numerical techniques is seen as a perspective tool for such purpose. Nevertheless, existing...
-
Modelling of Capillary Pressure-driven Water Flow in Unsaturated Concrete Using Coupled DEM/CFD Approach.
PublicationSformułowano nowatorskie, połączone podejście do modelowania dwufazowego przepływu wody napędzanego kapilarami w nienasyconym betonie. Dzięki połączeniu metody elementów dyskretnych (DEM) z obliczeniową dynamiką płynów (CFD) w warunkach izotermicznych proces został zbadany numerycznie w mezoskali w warunkach dwuwymiarowych. Niewielkie próbki betonu o uproszczonej mezostrukturze cząstek poddano w pełni sprzężonym hydromechanicznym...
-
Modeling and simulation of blood flow under the influence of radioactive materials having slip with MHD and nonlinear mixed convection
PublicationRadioactive materials are widely in industry, nuclear plants and medical treatments. Scientists and workers in these fields are mostly exposed to such materials, and adverse effects on blood and temperature profiles are observed. In this regard, objective of the current study is to model and simulate blood based nanofluid with three very important radioactive materials, named as Uranium dioxide (UO2), Thorium dioxide (ThO2) and...
-
Two-phase flow in heterogeneous porous media with non-wetting phase trapping
PublicationThis article presents amathematical model describing flowof two fluid phases in a heterogeneous porous medium. Zaproponowano model matematyczny przepływu dwufazowego w drobnoziarnistym ośrodku porowatym zawierającym inkluzje gruboziarniste. Inkluzje charakteryzują się niższą wartością ciśnienia wejścia dla płynu niezwilżającego (np. powietrze, ropa naftowa) niż materiał podstawowy. Podczas nawadniania takiego ośrodka dochodzi do...
-
Turbulence Flow Modeling of One-Sharp-Groyne Field
Publication -
Modeling of flow phenomena associated with polymer injection into a mold
PublicationPodczas wtrysku tworzywa do formy w strefie tworzywo-ścianka formy występują zjawiska, które są źródłem zwiększonej chropowatości powierzchni i wad wypraski. W pracy pisano powyższe zjawiska oraz zaprezentowano model numeryczny, umożliwiający symulację tych zjawisk. Symulację komputerową wykonano w CI TASK stosując program FIDAP. Wyniki badań symulacyjnych zweryfikowano badaniami doświadczalnymi, wykonując fotografie i profilogramy...
-
Inverse modeling for fast design optimization of small-size rat-race couplers incorporating compact cells
PublicationIn the paper, a framework for computationally-efficient design optimization of compact rat-race couplers (RRCs) is discussed. A class of hybrid RRCs with variable operating conditions is investigated, whose size reduction is obtained by replacing ordinary transmission lines with compact microstrip resonant cells (CMRCs). Our approach employs a bottom-up design strategy leading to the development of compact RRCs through rapid design...
-
Low-Cost Modeling of Microwave Components by Means of Two-Stage Inverse/Forward Surrogates and Domain Confinement
PublicationFull-wave electromagnetic (EM) analysis is one of the most important tools in the design of modern microwave components and systems. EM simulation permits reliable evaluation of circuits at the presence of cross-coupling effects or substrate anisotropy, as well as for accounting for interactions with the immediate environment. However, repetitive analyses required by EM-driven procedures, such as parametric optimization or statistical...
-
Inverse method for 2D viscous flow design problem using stream-function coordinates for axisymmetric model
PublicationOpracowano metodę odwrotną dla przepływów lepkich nieściśliwych w osiowosymetrycznej konfiguracji. Użyto współrzędnych funkcji prądu mających tą właściwość, iż możliwe jest zastapienie jednej współrzędnej geometrycznej zmienną zależną od prędkości przepływu. W związku z czym możliwe jest rozwiązanie zadania projektowego. Metodę rozwiązano numerycznie dla przypadku testowego jak i pokazano możliwości metody dla bardziej skomplikowanego...
-
Unstructured finite-volume meshes for two-dimensional flow in variably saturated porous media
PublicationW pracy opisano rozwiązanie równania przepływu nienasyconego w ośrodkach porowatych z wykorzystaniem metody objętości skończonych. Przedstawiono różne sposoby tworzenia siatki numerycznej. Przeprowadzono analizę wpływu sposobu uśredniania współczynnika filtracji między sąsiednimi objętościami skończonymi na dokładność wyników.
-
Investigations of porosity changes during granular silo flow using Electrical Capacitance Tomography (ECT) and Particle Image Velocimetry (PIV)
PublicationArtykuł omawia pomiary zmian porowatości podczas przepływu silosowego materiału granulowanego. Zastosowano 2 techniki: tomografie i optoelektroniczną DIC. Pomiary wykonano dla różnych początkowych zagęszczeń oraz szorstkości ścian.
-
Experimental investigation of the flow pattern and wall pressure distribution in a silo with double-cone insert
PublicationArtykuł opisuje przeprowadzone badania przepływów silosowych i naporu materiałów sypkich podczas napełniania i opróżniania silosu o średnicy 2.5 m wyposażonego we wkładkę "podwójny stożek". Badania przeprowadzane były w Instytucie Badawczym Tel-Tek w Norwegii. Materiałem użytym był suchy piasek. Napór na ścianę mierzony był bezpośrednio za pomocą 10 czujników wbudowanych w ścianę. Badania eksperymentalne pokazały duży wpływ wkładki...