Stanovení efektivních vlastností porézních materiálů na základě Lichteneckerova modelu


Zde vyberte vstupní soubor, který chcete zpracovat
(s příponou txt ve formátu uvedeném níže v manuálu):



Popis software

Program slouží ke stanovení hodnot efektivních vlastností porézních materiálů. Je založen na homogenizační teorii vycházející z principu efektivního media. Za efektivní medium je ve smyslu homogenizace považován materiál, jehož struktura se skládá z několika fází – nejčastěji pevné, kapalné a plynné. Pevná fáze je reprezentována matricí materiálu, kapalná vodou a plynná vzduchem obsaženým v porézní struktuře materiálu. Pokud uvažujeme pouze suchý materiál, je v materiálu přítomna pouze fáze pevná a plynná. Ze známé hodnoty celkové otevřené pórovitosti (nutno stanovit experimentálně či použít tabelované hodnoty) můžeme stanovit objemové zastoupení vzduchu materiálu. Dojde-li k penetraci vody do materiálu, část otevřených pórů bude zaplněna vodou, na úkor části objemu vzduchu. Kapalnou fázi můžeme u porézních materiálů rozdělit dále na část reprezentující objemové zastoupení kapalné – volné vody, která není vázána k matrici materiálu a na část charakterizující objemové zastoupení vázané vody, která je na stěny porézního materiálu vázána působením van der Waalsových sil. Míra vázání vody na stěny porézního prostředí je poté dána vazebnou energií vody a měrným povrchem vnitřního prostředí materiálu. Tuto fázi vody je nezbytné zahrnout ve výpočtech proto, že její vlastnosti jsou zcela odlišné od vlastností volné vody a jsou velmi blízké hodnotám charakteristickým pro led. Materiál je tedy považován za vícefázový kompozit.

Díky teorii homogenizace jsme schopni na základě vlastností jednotlivých složek materiálu (je vhodné použít tabelované hodnoty ze CRC Handbook of Chemistry) a volby vhodného modelu stanovit jeho celkové efektivní vlastnosti bez nutnosti realizace časově náročných a přístrojově nákladných experimentů. V programu je implementován model navržený Lichteneckerem, který byl původně navržen pro dvě fáze formující materiál. Jeho rozšíření na více fází je však velmi snadné a je popsáno rovnicí (1)

Lichteneckerův model,                                                                (1)

kde pef je efektivní hodnota specifické vlastnosti materiálu, pi je specifická vlastnost vybrané fáze materiálu (permitivita, tepelná vodivost, apod.), fi její objemové zastoupení a empirický parametr k leží v intervalu [-1;1]. Dosazením těchto hraničních hodnot tak získáme Wienerovy hraniční meze (dolní a horní) teorie efektivního media. Parametr k tedy popisuje přechod od anizotropie vlastností při k = -1 k anizotropii při k = 1. V praktických aplikacích se velmi často setkáme s hodnotami k = 1/3 a 1/2.

Program byl cíleně navržen a otestován pro stanovení funkční závislosti součinitele tepelné vodivosti na vlhkosti f(l(w)) a komplexní relativní permitivity na vlhkosti f(k(w)). Pro ověření funkčnosti modelu jsou namodelovaná data porovnána ve formě vygenerovaného grafu s daty naměřenými, uloženými ve vstupním souboru. Program je možné použít také pro stanovení měrné tepelné kapacity, součinitele difúze a dalších fyzikálních vlastností materiálů.

 



Manuál

Program jako vstup používá Vámi uploadovaný textový soubor. Výsledky dostanete ve formě tabulky na obrazovce, budete si je moci stáhnout a vykreslí se Vám orientační graf.

Pro úspěšný upload souboru a provedení výpočtů je třeba dodržet následující teze.

1) Soubor musí být v textovém formátu (tj. přípona txt).

2) Čísla jsou v anglickém formátu s desetinnou tečkou (například 2.82991728).

3) Na každém řádku se nachází jedna číselná hodnota (viz. podrobný popis níže).

3) Poslední hodnota musí být odenterovaná, tj. za poslední hodnotou je prázdný řádek.

 

Podrobný popis obsahu vstupního souboru:

Popisek na každém řádku vyjadřuje číselnou hodnotu. Např. řádek č. 1 obsahuje hodnotu OBJEMOVÉHO ZASTOUPENÍ PEVNÉ FÁZE.

OBJEMOVÉ ZASTOUPENÍ PEVNÉ FÁZE
VLASTNOST PEVNÉ FÁZE (permitivita, tepelná vodivost, ...)
VLASTNOST VZDUCHU (permitivita, tepelná vodivost, ...)
VLASTNOST VODY (permitivita, tepelná vodivost, ...)
NAMĚŘENÁ VLHKOST 1 [m3/m3]
.
.
NAMĚŘENÁ VLHKOST n [m3/m3]
NAMĚŘENÁ VLASTNOST PRO VLHKOST 1
.
.
NAMĚŘENÁ VLASTNOST PRO VLHKOST n
PRÁZDNÝ ŘÁDEK

 

Příklad vygenerovaného grafu:

Lichteneckerův model



Zpět na seznam modelů


Základní informace | Autorizovaný software

© Ing. Lukáš Fiala 2009. All rights reserved