محاسبه ضریب پیچیدگی محیط متخلخل با مدل شبکه حفرهای
[پایاننامه]
Calculation of Tortuosity of Porous Media by Pore Network Model
/فرشاد کاظمیاقدم
: مهندسی شیمی
، ۱۴۰۰
۸۲ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی- طراحی فرآیند
۱۴۰۰/۰۹/۰۱
صنعتی سهند
یکی از اساسیترین پارامترهای موثر در مطالعه محیطهای متخلخل، ضریب پیچیدگی محیط متخلخل میباشد که نشاندهنده میزان پیچیدگی درونی محیط متخلخل بوده و بر روی نحوه و مدت زمان حرکت سیال درون محیط تاثیر بسزایی دارد .هدف کلی این پایاننامه، دستیابی به ضریب پیچیدگی متوسط شبکه حفرهای و بررسی پارامترهای تاثیرگذار بر آن میباشد .در این تحقیق از یک نمونه شعلهگیر از جنس زیرکونیوم اکسید(ZrO ۲) عکسبرداری لیزری صورت گرفته و سپس با اصلاح تصاویر و نویزگیری از آنها، مکان و شعاع حفرهها و گلوییها توسط روشهای آبپخشی و بزرگترین کرهها بهدست آمده است .در قدم بعدی نحوه اتصال حفرهها به همدیگر بررسی شده و عدد اتصال آنها توزیع گردیده است .در نهایت با در دست داشتن این اطلاعات بهدست آمده، شبکه حفرهای سه بعدی متشکل از حفرهها و گلوییها توسط کدنویسی کامپیوتری( با استفاده از نرمافزار متلب) ساخته شده و از این شبکه ساخته شده به منظور محاسبه ضریب پیچیدگی متوسط محیط استفاده شده است .در آخر نیز نتایج به دست آمده با دادههای آزمایشگاهی صحت سنجی شده و تغییرات پارامترهای تخلخل، عدد اتصال، مختص عمودی حفرات و نظم شبکه و تاثیر آنها بر روی ضریب پیچیدگی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است .مقایسه نتایج حاصل از مدل شبیهسازیشده با دادههای آزمایشگاهی نشان داد که شبکه سهبعدی ساخته شده تطابق بسیار خوبی با نمونه اصلی دارد به صورتی که درصد خطای ضریب پیچیدگی متوسط محاسبه شده با مقدار گزارششده تجربی زیر ۲ درصد بهدست آمد .همچنین بررسی تاثیرات تغییر پارامترهای اساسی محیط بر روی ضریب پیچیدگی متوسط نیز نشان داد که ضریب پیچیدگی عدد ثابتی نبوده و به برخی از پارامترهای اساسی محیط از جمله تخلخل، عدد اتصال و نظم شبکه وابستگی دارد.
One of the most important effective parameters in the study of porous media is the complexity coefficient of the porous medium (also known as tortuosity) which indicates the internal complexity of the porous medium and has a significant effect on the manner and duration of fluid movement in the environment. The overall goal of this thesis is to achieve the average tortuosity of the pore network and to investigate the parameters affecting it. In this study, digital images of a sample of zirconium oxide (ZrO2) flame arrestor was taken and then by correcting the images and taking noise from them, the location and radius of the pores and throats of the network were obtained by the Watershed and the Maximum-Balls methods. In the next step, how the holes are connected to each other is examined and their coordination number is distributed. Finally, with this information, a three-dimensional network consisting of pores and throats, was fabricated by computer coding (using MATLAB software) and used to calculate the average tortousity of the environment. At the end, the obtained results are validated with laboratory data and changes in the parameters of porosity, coordination number, vertical coordinate of pores and network order and their effect on the tortuosity are discussed. Comparison of the results of the simulated model with laboratory data showed that the constructed three-dimensional network is very consistent with the original sample, so that the error percentage of the average tortuosity calculated value below 2 was obtained. Also, the study of the effects of changing the basic parameters of the environment on the average tortuosity showed that the tortuosity is not a fixed number and depends on some basic parameters of the environment such as porosity, connection number and network order.
ba
Calculation of Tortuosity of Porous Media by Pore Network Model