Seminarium o materiałach porowatych

  • 05 marca 2018

6 marca 2018 r. zorganizowane zostało drugie otwarte seminarium wydziałowe pt. Nowe kierunki modelowania struktury i procesów w przepuszczalnych materiałach porowatych.

Seminarium zostało wygłoszone przez dra hab. inż. Mieczysława Cieszko, z Instytutu Mechaniki i Informatyki Stosowanej, w Sali senatu UKW 6 marca 2018 r. o godz. 10.00.
Celem seminariów wydziałowych jest upowszechnianie w społeczności WMFiT i Naszego Uniwersytetu informacji o kierunkach badań naukowych prowadzonych na Wydziale.

W ramach wykładu przedstawione zostaną nowe kierunki makroskopowego modelowania struktury przestrzeni porów i procesów kapilarnego transportu cieczy i gazu w przepuszczalnych materiałach porowatych, rozwijane w Instytucie Mechaniki i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego. Dotyczy to: zastosowania metrycznej przestrzeni Minkowskiego jako modelu anizotropowej przestrzeni porów do opisu mechaniki płynu w takim ośrodku, oraz modelowania kapilarnego transportu cieczy i gazu w nienasyconych materiałach porowatych. Oba kierunki są oryginalnymi propozycjami opracowanymi w ramach badań teoretycznych prowadzonych w Instytucie. Ze względu na powszechne występowanie materiałów porowatych w przyrodzie, organizmach żywych, technice i technologii, znaczenie badań i inżynierii takich materiałów w różnych dziedzinach rośnie dynamicznie.

Wykorzystanie koncepcji metrycznej przestrzeni Minkowskiego jako modelu anizotropowej przestrzeni porów umożliwia precyzyjne i wewnętrznie spójne zdefiniowanie makroskopowych miar odległości, powierzchni i objętości w takiej przestrzeni, a w konsekwencji, sformułowanie także makroskopowych definicji parametrów struktury przestrzeni porów: krętości porów, porowatości powierzchniowej i objętościowej, ściśle związanych z tymi miarami. Pokazano także, że charakterystyki tensorowe tych parametrów są bezpośrednio określone przez tensor metrycznym przestrzeni porów. Definicje takie są podstawą ścisłego określenia związku tych parametrów z wielkościami charakteryzującymi mikroskopową budowę wewnętrzną porów. Biorąc pod uwagę, że przestrzeń porów jest rzeczywistą przestrzenią przebiegu każdego makroskopowego procesu zachodzącego w porach, parametry struktury przestrzeni porów muszą być obecne w opisie każdego takiego procesu. Dlatego inżynieria procesów w materiałach porowatych jest ściśle związana z inżynierią struktury przestrzeni porów, a to określa znaczenie otrzymanego ogólnego opisu tej struktury. Zależność procesów od struktury przestrzeni porów zilustrowano przedstawiając równania opisujące dynamikę ruchu płynu w takiej przestrzeni.

Drugi z prezentowanych kierunków dotyczy alternatywnego opisu mechanicznych procesów transportu cieczy i gazu w nienasyconym, ale jednorodnym i izotropowym materiale porowatym. W takim przypadku, na przebieg procesów w ośrodku duży wpływ wywierają zjawiska kapilarnego oddziaływania cieczy ze szkieletem. W prezentacji przedstawiono ważniejsze elementy nowego podejścia do opisu takich procesów oraz charakterystykę metod wykorzystanych przy ich formułowaniu. Otrzymany opis dowodzi, że procesy transportu cieczy i gazu w nienasyconym materiale porowatym zachodzą w pięciowymiarowej ciśnienio-czaso-przestrzeni. Oznacza to, że każda próba opisu takich procesów jedynie w kategoriach zmian czasowych i przestrzennych musi prowadzić do niejednoznacznych zależności i niewytłumaczalnych efektów wynikających z redukcji jednego wymiaru ich przebiegu. W takim przypadku kwasi statyczny proces wciskania niezwilżającej cieczy w materiał porowaty jest procesem niestacjonarnym zachodzącym w ciśnienio-przestrzeni.

Omawiane zagadnienia zostaną przedstawione w przystępny i poglądowy sposób umożliwiający zrozumienie ich istoty osobom niebędącym specjalistami w tym zakresie.

Uniwersytet Kazimierza Wielkiego,
Wydział Matematyki, Fizyki i Techniki,
ul. M.K. Ogińskiego 16, 85-092 Bydgoszcz,
tel. 52 32 36 740