Tilbake til søkeresultatene

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek

FlowConn: Connectivity enhancement due to thin liquid films in porous media flows

Alternativ tittel: FlowConn: Økte strømningsforbindelser grunnet tynne væskefilmer i porøse medier

Tildelt: kr 8,0 mill.

Hvis du ser på en regndråpe som renner nedover frontruten på en bil, vil du se at den ofte etterlater seg et tynt vannspor. Når dråpen beveger seg nedover glasset, blir ikke området like bak det umiddelbart tørt: en tynn vannfilm vedvarer, noen ganger lenge etter at dråpen har gått forbi. Hvis glassoverflaten ikke hadde vært så glatt, ville slike filmer forblitt mye lenger, og det er nettopp dette som skjer inni porøse medier som naturlige jordarter og bergarter. Når en våt del av jorden tørker, for eksempel etter noen timers solskinn etter en storm, forblir tynne væskefilmer på overflaten av jordkornene. På en frontrute er disse flytende filmene allerede ganske interessante å se på, men inni et porøst medium kan de gjøre så mye mer: de kan koble sammen forskjellige deler av jorden, som en hel samling med vannbroer som danner et stort nettverk av vannveier og -gater. Denne analogien kan virke litt søkt, men den er ganske beskrivende: akkurat som gatene våre, fungerer vannfilmer som et usynlig transportnettverk i en usynlig vannby. Planterøtter kan utnytte dette nettverket til å skaffe næringsstoffer fra langt unna, men forurensende stoffer kan også ta en høyhastighetsvei for å spre seg raskt i jorden. I dette prosjektet vil vi studere dette nettverket av sammenkoblede flytende filmer inni et porøst medium. I motsetning til frontruten er ikke naturlig jord gjennomsiktig, så vi vil jobbe med et skreddersydd porøst medium laget av glass. Vi vil studere dannelsen og stabiliteten til disse flytende nettverkene og hvordan vi kan oppnå det mest effektive transportnettverket. Eksperimentene våre vil bli underbygget av datasimuleringer og teoretisk modellering basert på nettverksteori, den samme grenen av matematikk som brukes til å beskrive biltrafikken i en by. Prosjektet vil gi oss en bedre forståelse av hvordan væsker transporteres i naturlig jord og hvordan denne kunnskapen kan brukes til å dempe effekten av forurensningsspredning.

The flow of liquids and gases inside porous networks is a rather common process. It happens for example when rain falls on a dry soil: as the water moves in, it displaces air from the pores between the soil grains. It is also very important for many industrial and environmental applications related for example to the storage of CO2 inside depleted oil reservoirs and the remediation of contaminated soils. In many of those fluid displacement processes, thin layers of liquid are left on the surface of the grains forming the porous network (for example, seemingly dry soils frequently have thin layers of water covering their grains). Those thin layers play a significant role: they can connect distant parts of the system. This effect brings some positive and negative consequences. The enhanced thin film connectivity is used by plants to obtain water and nutrients, but it also provides a pathway for the fast spreading of pollutants inside the soils. It is very important to understand these effects and this is the primary goal of this project: to produce a physics-grounded explanation for the stability and transport properties of the thin liquid film network. This will be done via experiments, theoretical analysis and numerical simulations. Our experimental approach will be based on the use of custom-built transparent porous samples, where we can directly map the whole thin film network. This mapping is very useful and prior to our recent work it had never been experimentally obtained. The ability to map the film network will serve as an input for a new theoretical investigation of the problem, based on solid concepts from network theory (graph theory). This approach, coupled with network simulations, will allow us to have a full understanding of the physics of the problem. This new understanding will allow us for example to propose physics-based numerical routines to better describe the transport of liquids and the spreading of pollutants inside dry soils.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

FRINATEK-Fri prosj.st. mat.,naturv.,tek