Badania europejskie nad modelowaniem w skali występowania porowatości
Podczas symulacji obliczeniowych konieczne jest też ekstrapolowanie wyników nawet o kilka rzędów wielkości w obszarach występowania badanych zjawisk. Przykładowe zjawiska tego typu to przenoszenie wody przez membrany w procesach uzdatniania wody oraz przenoszenie substancji rozpuszczonych w glebach i pod ziemią. Złożoność występujących interakcji utrudnia dokładne poznanie takich zjawisk transportu w środowiskach przemysłowych i naturalnych. Zespół projektu MULTIROCK opracował strategię modelowania wieloskalowego, aby zaradzić problemom związanym ze jednoczesnym używaniem wielu skal. Puste przestrzenie w materiałach porowatych często zawierają dwie lub trzy fazy ciekłe: ciecze, gazy i plastyczne ciała stałe. Materiały porowate wchłaniają ciecze i rozprowadzają je w sobie, zmieniając przy tym swoje właściwości fizyczne, w tym podatność na deformacje. Przepływ cieczy jest dodatkowo modyfikowany przez uszkodzenia powodowane obciążeniami zewnętrznymi w połączeniu z innymi procesami, na przykład korozją. W tym kontekście zastosowano wszechstronną technikę obliczeniową do zbadania wpływu postępującej degradacji na przepuszczalność. Do modelowania różnego rodzaju materiałów, w tym skał i gleb o złożonej mikrostrukturze, wykorzystano techniki modelowania w skali porowatości. Po opracowaniu przez uczestników projektu MULTIROCK oprogramowania do dokładnego modelowania przepływu cieczy na poziomie porów dokonano przełożenia zachowań modeli na zachowania makroskopowe. Wyniki obliczeń wieloskalowych odpowiadały przepuszczalności odnotowanej doświadczalnie i były doskonale dopasowane do dyspersji mechanicznej zaobserwowanej na stanowiskach testowych. Nowe techniki powinny doprowadzić modelowanie do poziomu predykcyjnego, na którym prognozy reakcji badanego układu będą przydatne w konkretnych zastosowaniach inżynieryjnych. Wyniki projektu MULTIROCK opisano w cyklu pięciu artykułów opublikowanych w międzynarodowych pismach naukowych.
Słowa kluczowe
Pory, ciecz, model numeryczny, membrana, uzdatnianie wody, substancja rozpuszczona, korozja, degradacja, przepuszczalność, mikrostruktura, oprogramowanie
