In this article, the author analyses the potential for extending the frequency range of sound diffusion through the use of different structures of acoustics metamaterial cells. The author carried out numerical calculations on various diffusers that consist of slots with Helmholtz resonators connected either in parallel or in series. Through the use of numerical models, the author optimized these structures to achieve a high diffusion coefficient in a wide frequency range. The author compared these results with calculations for a sound diffuser made of slits. Ultimately, the author designed a sound diffuser that is capable of diffusing sound in a broad frequency range.
This paper presents tests and results on the penetration of chloride ions, accelerated by an electric field, into concrete specimens made of lightweight concrete with foam glass filling. The tests were carried out in four series, depending on the curing time of the concrete, namely after 7, 14, 28 and 56 days of curing at 100% humidity. Based on the chloride ion concentration values obtained, the diffusion coefficients were determined using a thermodynamic migration model. During the first two weeks, the diffusion coefficient value increased by 18% from the value obtained after 7 days of curing. After a longer curing period (28 days), the value of the coefficient decreased by 22% from the initial value. After a further 28 days, there was a further downward trend in the value of the diffusion coefficient of as much as 78% from the initial value.
PL
W pracy przedstawiono przebieg i wyniki badań wnikania jonów chlorkowych, przyspieszonego polem elektrycznym, do próbek betonowych wykonanych z betonu lekkiego z wypełnieniem ze szkła piankowego. Badania wykonano w czterech seriach w różnym czasie dojrzewania betonu: po 7, 14, 28 oraz 56 dniach dojrzewania w warunkach 100-procentowej wilgotności. Na podstawie uzyskanych wartości stężenia jonów chlorkowych wyznaczono wartości współczynników dyfuzji z wykorzystaniem metody termodynamicznego modelu migracji. W ciągu pierwszych dwóch tygodni wartość współczynnika dyfuzji wzrosła o 18% w porównaniu z wartością uzyskaną po 7 dniach dojrzewania betonu. Po dłuższym okresie dojrzewania (28 dniach) wartość współczynnika zmalała o 22% w stosunku do wartości początkowej. Po kolejnych 28 dniach nadal obserwowano tendencję spadkową wartości współczynnika dyfuzji, wynoszącą aż 78% w stosunku do wartości początkowej.
The aim of the study was to evaluate the release of NH4-N and PO4-P from polymer-coated fertilisers in the soil environment, and to analyse their impact on pH and conductivity of the soil leachates. In this investigation mineral NPK(S) 6-20-30(7) fertiliser (as a starting material), commercial, controlled-release OsmocoteTM fertiliser (as a reference material) and four polymer-coated fertilisers have been used. Biodegradable polybutylene(succinate-co-dilinoleate), polyethylene(succinate-co-terepftalate) and chitosan have been used as coating materials. The experiments were conducted in the laboratory conditions, in PVC columns filled with air-dry soil. The nutrients release from the investigated materials was explained based on the diffusion mechanism and it was interpreted with the use of the Korsmeyer-Peppas kinetic model. Two mechanisms dominate in the release process of nutrients: the mechanism based on quasi-Fickian diffusion and non-Fickian (anomalous case) mechanism. The largest changes of pH and electrical conductivity (EC) of soil leachates occurred in the initial period of research for all tested fertilisers (pH: 9.5-20.3% - loamy sand (S1) 7.9-20.6% – sandy loam (S2); EC: 438-1667% - S1, 771-1509% - S2). The polymer coating significantly reduces the nutrient release from the fertiliser core. The size of these changes depends on the type and thickness of the polymer layer and the physicochemical properties of the soils.
The article presents a methodology for predicting the impact of the longwall shearer’s control parameter on methane emission rate to the working of a longwall based on computational fluid dynamics (CFD) methods. The methodology was applied to the Z-11a longwall panel conditions at the Jankowice Hard Coal Mine. The results of the methane emissions rate in the working of a longwall for three variations of the position of the longwall shearer are shown and discussed. The modelled issue’s geometry, numerical grid, assumptions, and boundary conditions are presented. The filtration parameters of goafs are discussed. Relationships to estimate the various sources of methane emissions into the air flowing around the longwall panel Z-11a are presented. The results of the model tests were compared with the mining data in the Z-11a longwall panel at the Jankowice Hard Coal Mine.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Marine aerosol, containing an enormous source of chloride, coupled with severe environmental conditions (e.g., high temperature, high relative humidity), poses a threat to the durability of concrete exposed to the marine atmospheric zone. The distribution of marine aerosol is spatial and temporal dependent, and thus, the deposition rate of airborne chlorides Ddep can vary a lot with geological and environmental factors. Chloride profile in concrete exposed to marine aerosol is a two-zone profile due to the wetting/drying action. The peak chloride concentration Cmax and depth of the convection zone Δx are largely affected by time, materials, environmental conditions which usually is less than 10 mm. Many models based on Fick’s law are developed to predict chloride transport in unsaturated concrete under wetting-drying cycles. However, the prediction of marine aerosol penetration into concrete is far from satisfactory, due to lack of enough experimental and theoretical researches.
The article presents the analysis of the possibilities of using acoustic metamaterial to build sound diffusers. The diffusers composed of slots loaded with a curved quarter-wave resonator were investigated. Such solutions induce dispersion and the slow sound effect to increase the effective depth of the quarter-wave resonator. The sound diffusion coefficient was calculated with the use of numerical models of diffusers. Next, obtained results were compared with the Schroeder diffuser. In conclusion, it was shown, that acoustic metamaterials affect the frequency band of the diffuser and the effectiveness of the obtained sound diffusers depend on relative width of slits.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Effects of metal ions on the surface hydration of fine quartz are investigated by the theoretical methodologies. The hydration layer on the quartz surface is made up of three layers of water molecules, about 8-10 Å. The interaction energy of ions changes from -1.071 eV in water to -1.821 eV (Na+) and -1.896 eV (Ca2+) when ions are present. Metal ions improve the interaction of water molecules with the quartz surface, allowing more water molecules to enter the second and third hydration layers. In the presence of Na+, the diffusivity of water molecules is greater than in Ca2+ solutions. Increased interaction between water molecules and surfaces in the order Ca2+ > Na+ is consistent with metal ions’ propensity to hydrate.
In the paper critical role of including the right material parameters, as input values for computer modelling, is stressed. The presented model of diffusion, based on chemical potential gradient, in order to perform calculations, requires a parameter called mobility, which can be calculated using the diffusion coefficient. When analysing the diffusion problem, it is a common practice to assume the diffusion coefficient to be a constant within the range of temperature and chemical composition considered. By doing so the calculations are considerably simplified at the cost of the accuracy of the results. In order to make a reasoned decision, whether this simplification is desirable for particular systems and conditions, its impact on the accuracy of calculations needs to be assessed. The paper presents such evaluation by comparing results of modelling with a constant value of diffusion coefficient to results where the dependency of Di on temperature, chemical composition or both are added. The results show how a given deviation of diffusivity is correlated with the change in the final results. Simulations were performed in a single dimension for the FCC phase in Fe-C, Fe-Si and Fe-Mn systems. Different initial compositions and temperature profiles were used.
The use of metamaterials in room acoustics is becoming more and more popular. Their advantage is the possibility of adjusting the parameters of the systems in the desired frequency range and the reduction of dimensions compared to the existing solutions. This paper discusses the numerical design and experimental verification of sound diffuser based on the acoustic metamaterials: a slit with added quart-wave length resonator. The transfer matrix method is used to make a numerical model of the metamaterial cell, which was used to build a model of a diffuser composed of N = 7 cells. Then, the dimensions of the diffuser were optimized to obtain the sound diffusion in a wide frequency range. The sound dispersion coefficient was also calculated using the FEM method. The numerical results were compared with the measurements and it was shown that it is possible to make a broadband sound diffuser with the use of metamaterials.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono metodę jednoczesnego wyznaczania współczynników dyfuzji Knudsena i efektywnego współczynnika dyfuzji cząsteczkowej gazów w porowatych ciałach stałych. Omówiono sposób wyznaczania parametrów strukturalnych materiałów makroporowatych. Zastosowano do tego celu model gazu zapylonego. Przedstawiono algorytm postępowania, od wskazówek dotyczących sposobu uzyskania danych doświadczalnych, aż do ich interpretacji. Zagadnienie to zilustrowano na przykładzie dwuskładnikowego roztworu gazowego azot-metan, ale zaproponowana metoda ma znaczenie ogólne.
EN
A quant. description of the diffusive mass movement in porous materials with pores diam. above 100 nm was provided. The method for detg. construction parameters characterizing such materials was discussed. The method of simultaneous detn. of effective mol. diffusion coeffs. and Knudsen diffusion coeffs. was developed. The N2-CH4 binary gaseous mixt. was tested using the method.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono podstawy teoretyczne i algorytm postępowania służący do doświadczalnego wyznaczania współczynników dyfuzji w makroporowatych ciałach stałych. Uwzględniono jednoczesną dyfuzję molekularną i dyfuzję Knudsena. Zaproponowano i przetestowano metodę estymacji skorelowanych współczynników dyfuzji. Ten sposób można zastosować do pomiarów prowadzonych w warunkach ustalonych pod ciśnieniem atmosferycznym, z użyciem dwuskładnikowych roztworów gazowych o zróżnicowanym składzie. Zilustrowano go na przykładach dwóch układów dyfuzyjnych różniących się stosunkiem mas cząsteczkowych składników: {H₂, N₂} oraz {CO₂, H₂}.
EN
Fundamentals and an algorithm for exptl. detn. of diffusion coeffs. in macroporous solids under steady state conditions and const. pressure were presented. Two binary gaseous mixts. of in mol. mass-differing compds. (H₂+N₂ and CO₂+H₂) were taken into consideration as examples.
W pracy przedstawiono wyniki badań wyznaczania efektywnego współczynnika jonów chlorkowych w betonie o w/c = 0,3. Próbki betonu po 14 miesiącach twardnienia poddano 39-41 dniowemu wnikaniu jonów chlorkowych z 3% roztworu NaCl. Badania przeprowadzono na trzech rodzajach powierzchni: powierzchni górnej, powierzchni bocznej i ciętej. Największy efektywny współczynnik dyfuzji jonów chlorkowych (4,7⋅10-12 m2/s) otrzymano w przypadku wnikania chlorków do betonu od powierzchni formowanej, nieco mniejszy dla powierzchni zacieranej (4,2⋅10-12 m2/s), a najmniejszy (1,2⋅10-12 m2/s) dla powierzchni ciętej.
EN
The results of tests for determining the chloride ion effective diffusion coefficient in concrete with w/c = 0.3 were presented. Concrete samples after 14 months of hardening were subjected to 39-41 days ingress of chloride ions from 3% NaCl solution. The tests were carried out on three types of surfaces: top, side and sawn surface. The highest chloride ion effective diffusion coefficient (4,7⋅10-12 m2/s) was obtained in the case of chloride penetration into the concrete from the side surface, slightly smaller for the top surface (4,2⋅10-12 m2/s) and the smallest (1,2⋅10-12 m2/s) for the sawn surface.
The article presents the results of research in to the development of an alternative method of determining the effective coefficient of methane diffusion in coal, based on a mathematical model following Fick's second law. The research was conducted based on the recorded courses of methane sorption kinetics in coal samples obtained in laboratory conditions with the precise gravimetric sorption system IGA-001. The value of the coefficient was treated as an element tuning the model in such a way that the average relative error of the ex post was as small as possible. Model verification indicated the correctness of its assumptions. The development of a more accurate methodology to determine the effective coefficient of methane diffusion in coal will enable the verification of the models applied in order to describe the physical and chemical mechanisms of the methane desorption natural phenomenon. It will also pave the way for further research aimed at the determination of: the gas bearing capacity of coal seams, the degree of degassing of seamswhich results from the mining operations being conducted; or to what extent it is possible to degas the deposits.
The paper attempts to determine the chemical diffusion coefficient of oxygen ions in the thin YBa2Cu3O7-x layer of the electro-resistance memory at room temperature. The measurement method was based on the assumption that in the process of switching the sample resistance by means of current pulses there is a stage of diffusion of oxygen ions in the layer of finite thickness from the source located at its surface. This layer is the oxygen depleted layer at the electrode. Its thickness was determined empirically from the amplitude characteristics of the resistive states, while the diffusion time constant was obtained from measurements of the resistance relaxation curves. The value of 5.5 • 10-18m2/s of the oxygen diffusion coefficient in YBa2Cu3O7-x obtained in this paper is in the order of magnitude consistent with the literature data obtained under similar conditions.
PL
W pracy podjęto próbę wyznaczenia współczynnika dyfuzji chemicznej jonów tlenu w cienkiej warstwie YBa2Cu3O7-x pamięci elektrorezystancyjnej w temperaturze pokojowej. Metodę pomiaru oparto na założeniu, że w procesie przełączania rezystancji próbki za pomocą impulsów prądowych występuje etap dyfuzji jonów tlenu w warstwie o skończonej grubości ze źródła zlokalizowanego przy jej powierzchni. Warstwą tą jest przyelektrodowa warstwa zubożona w tlen. Jej grubość wyznaczono doświadczalnie z charakterystyk amplitudowych stanów rezystancyjnych, natomiast stałą czasową dyfuzji otrzymano z pomiarów przebiegów relaksacji rezystancji. Otrzymana w pracy wartość 5,5•10-18 m2/s współczynnika dyfuzji jonów tlenu w YBa2Cu3O7-x jest co do rzędu wielkości zgodna z danymi literaturowymi uzyskanymi w podobnych warunkach.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Celem pracy była analiza wyznaczonych wartości współczynnika dyfuzji i migracji chlorków z betonu pobranego bezpośrednio z prefabrykowanych płyt strunobetonowych typu HC-500. Do analizy wykorzystano wartości współczynników dyfuzji i migracji wyznaczone metodami normowymi oraz wg termodynamicznego modelu migracji. Rozważane współczynniki dyfuzji i migracji bardzo istotnie różnią się od siebie. Porównano wartości błędu średniokwadratowego między wartościami stężenia jonów chlorkowych wyznaczonymi na podstawie rozwiązania równania dyfuzji z zastosowaniem współczynników dyfuzji określonych różnymi metodami a wartościami pomierzonymi w badaniach dyfuzyjnych.
EN
The aim of the work was analysis of the determained diffusion coefficient values and chlorides migration in concrete which was taken directly from prefabricated prestressed HC-500 slabs. Diffusion coefficient and migration values used in the analysis were determined in accordance with the norm and thermodynamic migration model. Said diffusion coefficient and migration coefficient are significantly different. Values of mean square error between values of chloride ions concentration and values determined by the diffusion research were compared. Chloride ions concentrations were determined based on the solution of diffusion equation with the use of diffusion coefficients determined with various methods.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono metodę obliczania współczynników dyfuzji Maxwella i Stefana w wieloskładnikowych mieszaninach gazowych pod wysokimi ciśnieniami, zwanych gazami gęstymi. W takich warunkach współczynniki aktywności ciśnieniowej składników są różne od jedności. Do określenia objętości molowej gazów przyjęto równanie stanu Penga i Robinsona. Binarne współczynniki dyfuzji Maxwella i Stefana w roztworach nieskończenie rozcieńczonych wyznaczono na podstawie uogólnionej metody empirycznej. Zaproponowano algorytm obliczeń, który może być zastosowany do tworzenia kodów programowych. Przedstawiono reprezentatywne wyniki obliczeń otrzymane na podstawie tego algorytmu.
EN
Maxwell-Stefan diffusion coeff. were detd. in multicomponent gaseous mixts. under elevated pressure (dense gases). Under such conditions, fugacity coeff. of the components differed from unity. To det. the molar vol. of gases, the Peng-Robinson equation of state was used. Binary Maxwell-Stefan diffusion coeff. in infinite diln. were detd. by an unified empirical method. An efficient algorithm for numerical computations was also developed to prepare numerical codes.
This work presents results of calculations of diffusion coefficient and surface emission coefficient for wood of sub-alpine fir (Abies lasiocarpa) in the case of diffusion in the transverse direction to fibres. The results of moisture desorption in the samples of sub-alpine fir, presented in the article by Cai [1] and realized by slicing samples and weighing individual slices, were employed in the work. The values of moisture diffusion coefficients and mass surface emission coefficient were found using the method of minimizing the fitting function, assuming boundary conditions of the second and third kind with constant surface emission coefficient on the corresponding edges of samples. Moreover, two cases of variations of the moisture diffusion coefficient together with moisture content of the material were analysed each time: in the form of a constant and quadratic function. The obtained results were compared with the results presented in the paper [1].
Przedstawiono wyniki badań niestacjonarnej desorpcyjnej techniki pomiarowej do wyznaczania współczynnika dyfuzji trzech różnych zapraw, prowadzonej w temperaturze 20°C w odniesieniu do pięciu przedziałów wilgotności. Procedury obliczeniowe (metoda typu √t oraz logarytmiczna) wykazały dobrą zgodność wyników w przypadku wszystkich zapraw i w całym zakresie wilgotności.
EN
This paper presents the application of non-stationary desorption techniques for defining the diffusion coefficients of three different mortars. The experiment was carried out at the temperature of 20°C within five narrow relative humidity ranges. Two calculation procedures tested (√t -type method and logarithmic method) have shown good conformity in case of all the mortars in the whole humidity range.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Korozja stalowych elementów zbrojenia w betonowych konstrukcjach jest poważnym problemem dotyczącym trwałości i bezpieczeństwa. Jednym z najbardziej agresywnych chemicznych składników powodujących taką korozję są jony chlorkowe działające poprzez ogólny mechanizm depasywacji powierzchni zbrojenia. Jony chlorkowe mogą dyfundować w roztworze w porach betonu docierając do zbrojenia, tak więc możliwość oszacowania współczynnika dyfuzji chlorków w betonie jest niezwykle ważna. Przedstawiona praca rozpoczyna serię trzech publikacji, których celem jest przegląd metod doświadczalnych wyznaczania współczynników dyfuzji jonów chlorkowych i teoretycznych modeli opisujących procesy transportu tych jonów w betonie. W szczególności, część 1 serii zawiera ogólne wprowadzenie do tematyki i omawia bardziej szczegółowo metody dyfuzyjne, część 2 koncentruje się przede wszystkim na metodach elektro-migracyjnych, a część 3 opisuje metody oparte na impedancji elektrochemicznej, które nie są obecnie tak powszechnie wykorzystywane do wyznaczania współczynników dyfuzji chlorków, jak wspomniane już dwie pozostałe grupy.
EN
The corrosion of steel reinfordcement (rebars) in concrete structures is a severe durability and safety problem. One of the most aggressive chemical species which induces such corrosion are the chloride ions via the general mechanism of depassivation of the rebar surface. Chloride ions can diffuse through the solution of pore system in concrete to reach the rebar, thus the assessment of the diffusion coefficient of chloride in concrete is of paramount importance. This paper starts a series of three papers which are meant to provide an overview of experimental methods and theoretical models of chloride diffusion in cement based materials. Specifically, Part 1 includes general introduction to the subject and covers pure diffusion methods, Part 2 deals with electro-migration methods, and finally Part 3 describes methods based on the electrochemical impedance which are not so common for chloride diffusion coefficient determination as the previous two groups.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Korozja stalowych elementów zbrojenia stanowi poważny problem dla trwałości i bezpieczeństwa konstrukcji żelbetowych. Jednym z najbardziej agresywnych chemicznych składników powodujących korozję zbrojenia są jony chlorkowe działające poprzez ogólny mechanizm depasywacji powierzchni zbrojenia. Jony chlorkowe dyfundują w roztworze w porach betonu docierając do zbrojenia, dlatego znajomość współczynnika dyfuzji chlorków w betonie jest niezwykle ważna. Ten artykuł jest ostatnim z serii trzech prac, których celem jest przegląd metod doświadczalnych i modeli teoretycznych stosowanych do wyznaczania współczynników dyfuzji chlorków w materiałach cementowych. W tej części omówione zostały metody oparte na pomiarach elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Jest to stosunkowo nowa metoda wyznaczania współczynników dyfuzji chlorków, która pozwala wyznaczać współczynniki dyfuzji w czasie rzeczywistym, a zatem mierzyć ich zmienność w czasie. Wykonanie pomiaru impedancyjnego w pełnym zakresie częstotliwości pozwala nie tylko wyznaczyć współczynnik dyfuzji, ale także parametry charakteryzujące mikrostrukturę materiału cementowego.
EN
The corrosion of steel reinforcement (rebars) in concrete structures is a severe durability and safety problem. One of the most aggressive chemical species which induces such corrosion is the chloride ion via the general mechanism of depassivation of the rebar surface. Chloride ions can diffuse through the solution of pore system in concrete to reach the rebar, thus the assessment of the diffusion coefficient of chloride in concrete is of paramount importance. This paper is the last part of a series of three papers which are meant to provide an overview of experimental methods and theoretical models which are used to predict a concrete materials resistivity to chloride ingress. Part 3 deals with methods based on electrochemical impedance spectroscopy. It is relatively new method which allows to determine the diffusion coefficient in realtime, and in consequence to quantify its variation over time. If the impedance experiment is carried out in full frequency range it will produce not only the diffusion coefficient but also the microstructure parameters of cementitious materials.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.