Guidelines for micro- and mesoscale computer modelling of fluid in flows in the soil-root system

• Autorzy: Vogelgesang J. , Molenda K. , Wacięga M.

Warianty tytułu

PL

Założenia dla modelowania komputerowego w mikro- i mezoskali przepływów płynów w systemie gleba-korzeń

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fluid flows in the soil, in the plant root zone, are linked with many phenomena, which may be considered in several scales. Interdisciplinary, complex knowledge explaining these phenomena in micro- and mesoscale may be effectively used in a computer model simulating the flow. The work constitutes a preliminary analysis of possibilities for implementation of this project. The researchers have pointed out promising computational methods (MD, SPH, LG), which are employed in similar problems. These methods are available in some flow-simulating applications, however they are not soil environment-oriented. Difficulties in adaptation are brought about by the number of phenomena, complicated material and geometrical structure of soil, and changes in this structure generated by flow. Model framework is planned to be based on three object groups: soil, fluids, plant roots. The model should be open, allowing to make extensions through introducing new components and modules, e.g. new soil constituents, and methods describing their behaviour in the aspect of flow.

PL

Przepływy płynów w glebie, w strefie przykorzennej roślin, są związane z wieloma zjawiskami, które można rozpatrywać w kilku skalach. Interdyscyplinarna, złożona wiedza objaśniająca te zjawiska w mikro- i mezoskali może być efektywnie wykorzystana w modelu komputerowym symulującym przepływ. Praca jest wstępną analizą możliwości realizacji takiego projektu. Wskazano na obiecujące metody obliczeniowe (MD, SPH, LG), które są wykorzystywane w zbliżonych zagadnieniach. Metody te udostępnia kilka programów symulujących przepływ, niemniej nie są one ukierunkowane na środowisko glebowe. Trudności adaptacji wnosi liczba zjawisk, skomplikowana struktura materialna i geometryczna gleby, oraz zmiany tej struktury na skutek przepływu. Szkielet modelu zamierza się oprzeć o trzy grupy obiektów: glebę, płyny, korzenie roślin. Model powinien posiadać charakter otwarty, pozwalający na rozszerzenia przez wprowadzanie nowych komponentów i modułów, np. nowych składników gleby jak i metod opisujących ich zachowania w aspekcie przepływu.

Słowa kluczowe

EN

flow; soil; computational method; computer model

PL

przepływ; gleba; metoda obliczeniowa; model komputerowy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Inżynieria Rolnicza
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 14, nr 6
• Strony: 113--120
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Vogelgesang J.

autor

Molenda K.

autor

Wacięga M.

• University of Agriculture in Cracow, Institute of Agricultural Engineering and Informatics,

Bibliografia

• Czachor H., Lipiec J. 2005. Próba zastosowania stopu Wood’a do oznaczeń makroporowatości gleby. Acta Agrophysica 6(1). pp. 43-52.
• Davita Y., Debenesta G., Woodd B., Quintarda M. 2010. Modeling non-equilibrium mass transport in biologically reactive porous media. Advances in Water Resources Vol. 33. Issue 9. pp. 1075-1093.
• Dobrzański B. (red.), Zawadzki S. (red.). 1981. Gleboznawstwo. PWRiL Warszawa. pp. 613.
• Libor Jendele. 2002. An improved numerical solution of multiphase flow analysis in soil. Advances in Engineering Software, Vol. 33, Issues 7-10, July-October 2002, pp. 659-668. [Dostęp: 2010-10-10] Dostępny w Internecie: http://www.sciencedirect.com/science/article/B6V1P-471VY1M-1/2/d8d5bbc66f11fe7129cd6c1a71ed85a7.
• Shiyi Chen, Gary D. Doolen. 1998. Lattice Boltzmann Method for fluid flows. Annu. Rev. Fluid Mech. 1998. Vol.30. pp. 329-364.
• Soares D. Jr., W.J. Mansura. 2006. Dynamic analysis of fluid-soil-structure interaction problems by the boundary element method. Journal of Computational Physics. Vol. 219. Issue 2. pp. 498-512.
• Roy T.M. 1995. Physically-Based Fluid Modeling using Smoothed Particle Hydrodynamics. Masters Thesis. University of Illinois at Chicago. [Dostęp: 2010-10-10]. Dostępny w Internecie: http://www.plunk.org/~trina/thesis/html/thesis_toc.html
• Walczak R.T. 2001. Agrofizyka: fizyka środowiska i żywności, Materiały XXXVI Zjazdu Fizyków Polskich. Toruń. Instytut Agrofizyki PAN im. B. Dobrzańskiego. Lublin. Maszynopis.