Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Simple method for manufacturing and optical characterization of tapered optical fibres

Zakrzewski A., Pięta A., Patela S.

Opto-Electronics Review

|

2016

|

Vol. 24, No. 4

216--222

EN

Photonic devices often use light delivered by a single-mode telecommunication fibre. However, as the diameter of the core of the optical fibre is of 10 microns, and the transverse dimensions of the photonic waveguides are usually micrometer or less, there is an issue of incompatibility. The problem may be solved by application of tapered optical fibres. For efficient light coupling, the taper should be prepared so as to create a beam of long focal lengt hand small spot diameter in the focus. The article describes the design, fabrication and characterization of tapered optical fibres prepared with a fibre-optic fusion splicer. We modelled the tapers with FDTD method, for estimation of the influence of the tapered length and angle on the spot diameter and the focal length of an outgoing beam. We fabricated tapers from a standard single mode fibre by the Ericsson 995 PM fibre-optic fusion splicer. We planned the splicing technology so as to get the needed features of the beam. We planned a multistep fusion process, with optimized fusion current and fusion time. The experimental measurements of best tapered optical fibres were carried out by the knife-edge method.

2

A 2D Model of Temperature Changes in Experimental Embankment

Bukowska-Belniak B., Dwornik M., Pięta A., Leśniak A.

Measurement Automation Monitoring

|

2015

|

Vol. 61, No. 6

233--236

EN

The paper presents the results of experimental embankment 2D thermal modeling. The main purpose of modeling was to investigate the influence of air temperature on temperature distribution in such soil structure. Modeling was performed on an oval experimental embankment with the tank in the inter-embankment part. Modeling assumes flooding and discharging the tank, with maximum water level equal to 3.5 m. 2D model was realized using FLAC 7.0 software, which is a two-dimensional explicit finite difference program for engineering mechanics computation. The results of modeling show extent of temperature changes an impact of variable-time air temperature and water temperature.

3

Mechanizm reakcji tworzenia się heksaglinianiu wapnia w układzie CaAl4O7-Al2O3

Jonas S., Pięta A., Bućko M., Czyżewska A., Krupa G.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 2

109--112

PL

Praca zawiera wyniki badań nad przebiegiem reakcji tworzenia się heksaglinianu wapnia CaAl12O19 (CA6) podczas wypalania mieszaniny proszków dwuglianiu wapnia CaAl4O7 (CA2) i Al2O3. Reakcja ta ma istotne znaczenie w kształtowaniu się mikrostruktury materiałów ogniotrwałych na bazie wymienionych związków. Heksaglinian wapnia tworzący się na styku powierzchni dużych ziaren Al2O3 z otaczającą je osnową CA2 powoduje wzrost porowatości materiału oraz wprowadza lokalne zmiany rozszerzalności cieplnej. Znajomość reakcji tworzenia się CA6 jest niezbędna w projektowaniu technologii powyższych materiałów. W pracy wyznaczono stopień przereagowania w układzie w funkcji temperatury i czasu wypalania przy użyciu dyfraktometrii rentgenowskiej z zastosowaniem metody Rietvelda. Ewolucję mikrostruktury analizowano na podstawie obrazów SEM i widm EDS. Na podstawie zebranego materiału doświadczalnego określono kinetyczny próg temperaturowy reakcji oraz sformułowano jej równania kinetyczne. Stwierdzono, że najwolniejszym etapem elementarnym limitującym jej przebieg jest wzrost zarodków CA6, tworzących się na granicy rozdziału CA2-Al2O3.

EN

This work presents the results of research over a course of formation of calcium hexa-aluminate CaAl12O19 (CA6) during firing a mixture of calcium dialuminate CaAl4O7 (CA2) and Al2O3 powders. The CA6-forming reaction is important in evolution of the microstructure of refractory materials made from these compounds. Calcium hexa-aluminate, which forms at the interface of coarse Al2O3 grains and surrounding matrix CA2, increases porosity, and introduces local changes of thermal expansion. Knowledge of the CA6-forming reaction is necessary in designing technologies of the foregoing materials. In the study, a degree of conversion as a function of temperature and time of firing the materials in the system were determined by X-ray diffractometry and the Rietveld method. The evolution of microstructure was analysed by using SEM images and EDS spectra. The kinetic temperature threshold and kinetic equation of the reaction were formulated, basing on the collected experimental data. It has been found that the slowest elementary step limiting its course is growth of CA6 nuclei, forming at the CA2-Al2O3 interface.

4

Influence of resolution in spatial and time for numerical modeling of levees

Dwornik M., Pięta A.

Geology, Geophysics and Environment

|

2015

|

Vol. 41, no. 1

71--72

EN

Stability of geotechnical constructions, such as levees, is one of the most important issues for urban areas. The precise prediction of levees destruction during the f lood can not only save human lives and properties, but also protect the natural environment (Krzhizhanovskaya et al. 2011). During ISMOP project (Computer System for Monitoring River Embankments), an artificial levee will be built and monitored using dense grid of sensors, mainly thermal and pore pressure ones. Planned levee will be an enclosed region with the water inside embankments. This construction will be placed in Czernichów near Kraków (Poland), close to existing Vistula River embankment (ISMOP 2014). The main aim of the project is to create a remote system, which can inform about possibility of losing levee stability. Water level changes and its inf luence on the stability of levee was preceded by 2D and 3D numerical modeling, conducted in Itasca Flac software (Itasca 2011) based on finite-difference method. The modeling of levee behavior at various water levels (simulation of the flood waves) allow to select appropriate scenarios for real experiments and indicate the optimal location of sensors. It is important, because only limited number of scenarios can be performed in real conditions.The first step included several 2D numerical modelings performed to obtain relevant shape and size of grid cells and offset of boundary condition (Bukowska & Krawiec 2014, Pięta & Dwornik 2014) for mechanical and fluid calculation. Numerical modeling for both thermal and dynamic analysis force using regular computational grid with smaller size of computational cells than the cell used for fluid modeling. Other specifications (adaptive shape or bigger than 0.1m cell size) caused instability in calculation of thermal fields. It also determines the depth of computational model in order to preserve natural exchange temperature between air, soil and water. Another problem was time step of modeling. Too short time step cause in a huge number of data, increasing calculation time and could make some calculations unstable or incorrect. Too long time step can cause incorrect prediction of destruction model and inadequately simulate natural phenomena of dynamic processes. Results obtained for 2D mechanical modeling were confirmed with 3D modeling of full levee and geological background. The lack of other processes in 3D modeling was caused by very long time of modeling the fluid-soil interaction. Results of two dimensional numerical modeling shows, that 2D modelling can be regarded as a powerful and sufficient tool to estimate the stability of levee. The optimal size of grid and time step can make this calculation more efficient.

5

Nowe możliwości obrazowania emisji sejsmicznej indukowanej podziemnymi pracami górniczymi dla kopalń LGOM

Leśniak A., Pięta A., Szostek K., Koziarz E.

Cuprum : czasopismo naukowo-techniczne górnictwa rud

|

2015

|

nr 3

73--82

PL

Prezentowane rezultaty dotyczą nowoczesnych sposobów obrazowania źródeł emisji sejsmicznej indukowanej podziemnymi robotami górniczymi. Badania dotyczą rozwiązań, które mogą być osiągnięte dla poprawy dokładności lokalizacji oraz automatycznej oceny błędu lokalizacji dla standardowych konfiguracji sieci pomiarowej, typowej dla kopalń miedzi LGOM oraz sieci czujników jednoskładowych, wzbogaconej opcjonalnie o czujniki trójskładowe. W artykule przedyskutowano sposób wizualizacji struktury prędkościowej ośrodka geologicznego, wpływającej na efektywność klasycznej procedury lokalizacji dla różnych typów sieci pomiarowej oraz dla różnych rozmieszczeń czujników, w oparciu o zaimplementowane w kopalni „Rudna” programy „Litos-Wstrząsy” i zintegrowany z nim „Lokalizator 3C”. W dyskusji uwzględniono model jednorodny i izotropowy oraz model niejednorodny (warstwowy) o budowie odzwierciedlającej budowę ośrodka geologicznego w rejonie oddziałów wydobywczych ZG „Rudna”. Z uwagi na typową dla polskich kopalń rud miedzi płaską konfigurację sieci pomiarowej oraz fakt, że dla klasycznych metod lokalizacji źródeł emisji występuje znaczny błąd określania głębokości źródeł wstrząsów sejsmicznych, zaprezentowano sposób wizualizacji dostosowany do tego typu warunków. W dalszej części przedstawiono nowoczesną metodę „czasu odwróconego”, potencjalnie pozwalającą na znaczne poprawienie dokładności lokalizacji, nawet w skrajnie trudnych przypadkach sieci płaskiej, złożonej z czujników jednoskładowych i nakładających się w czasie źródeł emisji sejsmicznej. Metoda ta pozwala również na oszacowanie wielkości błędów lokalizacji źródeł emisji wraz z przybliżoną oceną wieloznaczności sejsmicznego zagadnienia odwrotnego. Dyskutowany sposób obrazowania zjawiska emisji sejsmicznej został dopasowany do charakteru metody i poparty przykładami dla danych syntetycznych.

EN

The modern methods of visualization of seismic emission process induced by underground mining works are presented in the article. The solutions used in mining practice for quality enhancement of seismic source location and automatic evaluation of errors of seismic source location are discussed. In the analysis not only the standard configuration of seismic sensors network used in copper mines of LGOM is analyzed but also the standard network supported by additional 3C geophones. The presented results were obtained using two integrated computer programs Litos-Wstrząsy and Lokalizator 3C, implemented in “Rudna” mine. The detailed discussion of velocity model of geological medium and its influence on effectiveness of standard source location method for different configurations and types of seismic networks is presented. The two standard velocity models are discussed – the homogeneous and heterogeneous (stratified) ones. Their geometrical and physical parameters of the velocity structure are typical for one of mining panel from “Rudna” copper mine. The most important consequence of flat seismic network used in that mine is relatively large error of z-component of localized seismic sources when the standard location methods are used. In the next part of the paper the modern “time reversal” method is presented. It allows improvement of seismic source location quality even for flat networks and superimposed seismic events. The methods allow also the source location error estimation together with the ambiguity of the source location inverse problem. The discussed results are illustrated with the synthetic examples.

6

Wpływ warunków otrzymywania materiałów ogniotrwałych z dwuglinianu wapnia na wybrane właściwości

Drygalska E., Pięta A., Czyżewska A., Krupa G., Lis J., Jonas S.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

103--108

PL

Określono optymalne warunki otrzymywania nowych materiałów ogniotrwałych, których składnikiem konstytutywnym jest dwuglinian wapniowy (CA2). Związek ten o temperaturze topnienia ok.1760 °C charakteryzuje się wyjątkowo niską rozszerzalnością cieplną. Jest to szczególny walor techniczny, uodparniający kształtki na pękanie powodowane nadmiernymi różnicami temperatur na ich przekroju w czasie pracy. Oczekuje się również dobrej odporności korozyjnej dzięki jego bezkrzemianowemu składowi chemicznemu. Głównym celem prezentowanych badań było otrzymanie produktów zawierających w swym składzie CA2 z dodatkiem innych wysokoogniotrwałych związków, charakteryzujących się niską rozszerzalnością cieplną i ograniczoną porowatością otwartą. Jak wiadomo, obecność w materiale porów otwartych sprzyja niszczącej korozji w środowisku agresywnych cieczy i gazów. Sporządzono kilka serii kształtek formowanych pod różnym ciśnieniem i wypalanych w temperaturach do 1600 °C. Określono skurczliwość wypalania, gęstość pozorną, porowatość, gazoprzepuszczalność oraz skład fazowy. Oznaczono odporność na wstrząsy cieplne otrzymanych kształtek oraz wykonano pomiary wytrzymałości na ściskanie.

EN

Optimal conditions of obtaining the new generation refractory materials have been determined in the study. Calcium dialuminate (CA2) is a constitutive component of the material in question. This chemical compound is characterized with exceptionally low thermal expansion and a melting temperature of about 1760 °C. The former feature creates a peculiar technical advantage protecting shape wares against cracking caused by excessive temperature differences developed on their cross-sections during operation. Good corrosion resistance related with its non-silicate chemical composition is also expected. The study is aimed at obtaining the final products containing CA2 in their chemical compositions and an admixture of high-refractory compounds characterized with low thermal expansion and limited open porosity. As commonly known, the presence of open pores fosters action of destructive corrosion in the environment of aggressive liquids and gases. Several sets of shaped wares formed under various pressure and fired at temperatures up to 1600 °C have been tested. The material firing shrinkage, apparent density, porosity, gas-permeability and phase composition have been determined. The influence of the shaped ware phase composition on their thermal properties has been discussed.

7

Odporność korozyjna materiałów ogniotrwałych z dwuglinianu wapnia

Drygalska E., Pięta A., Czyżewska A., Krupa G., Lis J., Jonas S.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 1

88--93

PL

Wykonano badania podatności materiałów ogniotrwałych, wytworzonych na bazie dwuglinianu wapnia, na działanie ciekłej fazy klinkierowej i stopu krzemianowo-alkalicznego metodą tzw. testu osiadania. Test daje obraz zachowania się korodowanej warstwy materiału ogniotrwałego w istotnej dla całego procesu fazie – przechodzenia składników tworzywa do płynnej masy czynnika korodującego, zarówno poprzez bezpośrednie rozpuszczanie, jak i na drodze wymywania przez ten czynnik nierozpuszczonych cząstek i ziaren. Sporządzono serię próbek zawierających składnik ogniotrwały i czynnik korozyjny w zmiennych proporcjach składnika ogniotrwałego i reagenta tworzącego stop korozyjny. Próbki wygrzewano w wysokotemperaturowym mikroskopie w zakresie temperatur 20 °C – 1500 °C. Na podstawie zmian kształtu próbek oznaczono charakterystyczne temperatury ich mięknięcia, topnienia i rozpływu. Efekty korozji w badanych składach określono w oparciu o analizę mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego. Uzyskane wyniki wskazują na dobrą odporność tych materiałów na działanie zastosowanych w pracy reagentów korozyjnych.

EN

The aim of this work was to study the corrosion resistance of refractory materials based on calcium dialuminate against alkali silicate melts. The tests were carried out using the so-called deformation method. This method allows following both the dissolution of the refractory particles in the melt and the washing out process of the refractory particle from the material. Both processes are crucial for the course of the corrosion process. For the investigations, mixtures with variable ratio refractory material to alkali silicate were prepared. The samples were then heated in a hot stage microscope in the temperature range 20°C - 1500°C in air. From the change of the sample contour following characteristic points were determined: sintering temperature, softening temperature, melting temperature and flow temperature. The corrosion phenomena were studied using the following investigations: microstructure examination of the samples, chemical and mineralogical analysis. The obtained results indicate a good corrosion resistance of the calcium dialuminate material against the alkali-silicate melts used in the tests.

8

Nowe materiały ogniotrwałe o minimalnej rozszerzalności cieplnej

Pięta A., Jonas S., Drygalska E., Lis J., Czyżewska A., Krupa G., Skalska M.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 3

317--322

PL

Skład fazowy badanych materiałów ogniotrwałych oparty jest na dwuglinianie wapnia CaAl4O7, którego temperatura topnienia wynosi ok. 1760 °C. Materiały te charakteryzują się wyjątkowo niską rozszerzalnością cieplną, a w związku z tym wysoką odpornością na wstrząsy cieplne. Z chemicznego punktu widzenia ich bezkrzemianowy skład zapewnia zwiększoną odporność obmurza ogniotrwałego na atak ciekłych żużli i agresywnych stopów. W pracy zamieszczono wyniki badań mikrostruktury i właściwości cieplnych kompozytów ogniotrwałych otrzymywanych na bazie dwuglinianu Ca, zawierających ziarnisty dodatek wysokoogniotrwałego związku w postaci spinelu glinowo-magnezjowego MgAl2O4 (MA). Dodatkowo sprawdzono wpływ dodatku metalicznego Al na skurczliwość wypalania. Przeprowadzono identyfikację faz pojawiających się w tych układach metodą XRD, oznaczono porowatość oraz współczynniki rozszerzalności cieplnej w funkcji temperatury. Porównano ich rozszerzalność cieplną z powszechnie stosowanymi w przemyśle materiałami ogniotrwałymi.

EN

Phase composition of refractory materials under consideration is based on calcium dialuminate CaAl4O7 of a melting point of about 1760 °C. The materials show deeply depressed reversible thermal expansion. The low thermal expansion of the refractories is a precondition for securing a good thermal shock resistance of any lining. From the chemical point of view, the common merit of the studied refractories is their non-silicate chemical composition, very important if the molten slag or flux attack is taken into account. Some microstructural and thermal features of refractory composites based on calcium dialuminate and contained granular fractions of high refractory MgAl2O4 (MA) were studied. The effect of addition of metallic Al on the after-contraction was verified additionally. Identification of phases appearing in these systems was performed by XRD. Porosity and thermal expansion coefficients as a function of temperature were determined. The relations between the microstructure of the materials received and their thermal expansion were analyzed.

9

Właściwości hydrauliczne wybranych związków z układu CaO-ZrO2-Al2O3

Szczerba J., Pięta A., Madej D., Nocuń-Wczelik W.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 4

463-467

PL

W artykule porównano właściwości hydrauliczne monoglinianu wapnia CaAl2O4 (CA) oraz glinianu wapniowo-cyrkonowego Ca7Al6ZrO18 (C7A3Z). Jak wykazały badania mikrokalorymetryczne, faza C7A3Z reaguje z wodą bardzo szybko, głównie w pierwszych 2. godzinach od rozpoczęcia eksperymentu. Hydratacja glinianu wapniowo-cyrkonowego przebiega z wydzieleniem wysokoogniotrwałego cyrkonianu wapnia (Tt = 2345 stopni C). Glinian CaAl2O4 hydratyzuje zdecydowanie wolniej. Badania rentgenograficzne próbek po hydratacji wykazały obecność wyłącznie krystalicznych, nie zhydratyzowanych faz wyjściowych Ca7Al6ZrO18 i CaAl2O4 oraz cyrkonianu wapnia CaZrO3. Obserwacje mikroskopowe (SEM) wskazały na różną morfologię powstałych hydratów.

EN

The article compares hydraulic properties of calcium monoaluminate CaAl2O4 (CA) and calcium-zirconium aluminate Ca7Al6ZrO18 (C7A3Z). The microcalorimetric investigation has shown that the C7A3Z phase reacts with water very quickly, especially in the first 2 hours after the beginning of the experiment. Hydration of calcium-zirconium aluminate proceeds with the formation of high refractory calcium zirconate with the melting point of 2345 stopni C. The monoaluminate CaAl2O4 reacts with water definitely slower. The unhydrated Ca7Al6ZrO18 and CaAl2O4 phases and calcium zirconate CaZrO3 were exclusively found by XRD. Microscopic observations (SEM) indicated different morphologies of the hydrates.

10

Metody dekompozycji zadania odwrotnego na przykładzie wybranych zagadnień geofizyki

Pięta A., Bała J.

Przegląd Górniczy

|

2010

|

T. 66, nr 6

85-90

PL

W artykule zaprezentowano i porównano dwie metody dekompozycji zadania odwrotnego. Obliczenia przeprowadzono na przykładzie wybranych zagadnień z dziedziny geofizyki: lokalizacji współrzędnych hipocentrum wstrząsu górniczego oraz inwersji połączonej danych geoelektrycznych. Do rozwiązania zadania odwrotnego zastosowano algorytmy optymalizacji globalnej z grupy metod przeszukiwania siatki. W przedstawionych przykładach w przypadku obliczeń równoległych zastosowano dwie strategie podziału zadania sekwencyjnego: podział grubo- i drobnoziarnisty. Analizowano czas obliczeń, przyspieszenie i efektywność zaproponowanych schematów dekompozycji.

EN

The article presents two different kinds of parallel decomposition of the inverse problem. The computations were performed on the example of selected issues in the fields of geophysics: the location of mining tremors and the joint inversion of geoelectrical data. Global optimization algorithms from the group the grid search method were used to solve the inverse problem. For a parallel realization of this algorithm the fine and the coarse grid decomposition were proposed. Execution time, speed-up and efficiency of both kinds of parallel algorithms were presented and analyzed.

11

Kierunki rozwoju modelowań numerycznych sejsmicznego pola falowego

Leśniak A., Danek T., Pięta A.

Przegląd Górniczy

|

2010

|

T. 66, nr 6

58-63

PL

W artykule omówiono podstawowe algorytmy numeryczne stosowane w modelowaniach pełnego pola falowego w złożonych ośrodkach geologicznych. Zestawiono szacunkową złożoność obliczeniową poszczególnych algorytmów dla modeli jedno-, dwu- i trójwymiarowych. Przedyskutowano podstawowe rozwiązania hardwarowe i softwarowe pozwalające na zwiększenie efektywności obliczeń tego typu. Szczególną uwagę poświęcono popularnym ostatnio metodom obliczeń równoległych na klastrach komputerów oraz możliwościom obliczeń prowadzonych z wykorzystaniem procesorów kart graficznych.

EN

In this paper recent progress in full wave from seismic modeling was presented. The main stress was put on using this technique in exploration seismic, mine seismic and seismology. The most important reasons of this progress were dynamic development of numerical algorithm and computer methods. Possibility of using parallel, distributed and heterogeneous computational environment was critical. Increased computational power and development of computer hardware were additional factors. All of this allowed modeling for real anisotropic 3D media in acceptable times.

12

Efektywne zastosowanie modelowań numerycznych w sejsmologii górniczej

Danek T., Leśniak A., Pięta A.

Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa

|

2010

|

R. 48, nr 11

18-24

PL

W artykule przedstawiono metodę modelowania pełnych, sejsmicznych obrazów falowych, głównie pod kątem ich wykorzystania w sejsmice górniczej i sejsmologii. Postęp w tych dziedzinach miał miejsce dzięki dynamicznemu rozwojowi metod informatycznych i numerycznych. Zasadnicze znaczenie ma tu możliwość prowadzenia modelowań numerycznych w rozproszonych, heterogenicznych środowiskach obliczeniowych oraz w innych architekturach równoległych. W artykule przedstawiono efektywny algorytm numeryczny do modelowań pola falowego oraz dwie podstawowe metody jego implementacji w równoległych środowiskach komputerowych (metody dekompozycji trywialnej i domenowej). Zaprezentowano również przykład modelowań numerycznych dla rejonu LGOM oraz dyskusję efektywności obliczeń tego typu w zmieniających się co do wielkości heterogenicznych klastrach komputerów.

EN

The article features a method of modelling full seismic wave pictures in order to use them in mining seismics and seismology. The progress in this area was possible thanks to dynamically developing information and numerical methods. Here it is essential to have the possibility to carry out numerical modelling in distributed, heterogenic computing environments and other parallel architectures. The article presents an effective numerical algorithm of the wave field modelling along with two basic methods of its implementation in parallel computing environments (trivial decomposition and domain decomposition methods). Additionally, the authors presented an example of numerical modelling for the LGOM area and discussed the effectiveness of such computing in the computer clusters which change with respect to heterogenic quantities.

13

Validation of joint inversion of direct current and electromagnetic measurements

Bała J., Pięta A.

Acta Geophysica

|

2010

|

Vol. 58, no. 1

114-125

EN

One of the ways to improve the information content of a set of field data is that of combining the interpretation of disparate data sets. Electromagnetic and direct current resistivity methods suffer from inherent equivalence problem. Application of joint inversion for these measurements can overcome the problem of equivalence very well. In the present work, synthetic data from vertical electrical sounding (VES) and horizontal coplanar low-frequency induction sounding (EMHD) are inverted individually and jointly over different types of 1D earth structures. Global optimization with Monte Carlo Multistart algorithm was used in the calculations. The results obtained from the inversions of synthetic data indicate that the joint inversion significantly improves the solution reducing the ambiguity of the models.

14

Numerical modeling of ground vibration caused by underground tremors in the LGOM mining area

Pięta A., Danek T., Leśniak A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2009

|

T. 25, z. 3

261-271

EN

The paper presents estimation of ground vibration by means of full wave field modeling. A geological model from the Rudna copper mine was employed, and an inhomogeneous subsurface layer was added to it. A staggered-grid finite-difference method was applied to numerical solution of the wave equation. As compared to the traditional finite-difference approach, this method ensures better stability of solutions for high wave frequencies at a given spatial sampling step. Because of a significant amount of modeling and very large size of the model and small sampling step both in time and space, a lot of time-consuming numerical calculations were carried out. The so complicated computational problem exacted that the calculations were made in parallel on an effective computer cluster. At the initial stage, modeling was performed with the use of a source mechanism in the form of double couple force consistent with the local orientation of tectonic stress. The local orientation was determined based on analysis of archive strong tremors recorded over the study area. At the next stages of the modeling, the orientation of nodal planes was changed all about that direction. As a result, effects of orientation of source forces on the magnitude of recorded ground vibrations could be studied. It was assumed that seismic sources were located at different depths in a dolomite layer. The ground vibration modeling was also carried out for variable depth of seismic wave source for two regions with different tectonic structure. Furthermore, the inhomogeneity degree of the subsurface layer was also changed in the modeling. The proposed method allows maximum vibration velocities to be estimated at each site at the surface of the study area; furthermore it enables the estimation of ground vibration at sites where seismic sensors were not installed. The method can be useful for precise evaluation of effects of mining-induced seismic tremors.

PL

W artykule przeprowadzono estymację wielkości drgań cząstek górotworu używając modelowania pełnego pola falowego. Używano modelu ośrodka geologicznego z rejonu kopalni miedzi 'Rudna' z wprowadzoną przypowierzchniową warstwą niejednorodną. Do numerycznego rozwiązania równania falowego wykorzystano metodę różnic skończonych w odmianie tzw. przesuniętych siatek. Metoda ta w stosunku do tradycyjnej metody różnic skończonych pozwala na uzyskanie dla wysokich częstotliwości fali większej stabilności rozwiązań przy określonym przestrzennym kroku próbkowania. Duża liczba modelowań oraz bardzo duże wymiary modelu i mały krok próbkowania zarówno w czasie jak i w przestrzeni wymagały przeprowadzenia bardzo dużej liczby czasochłonnych obliczeń numerycznych. Tak duża złożoność problemu obliczeniowego wymusiła prowadzenie obliczeń w wariancie równoległym na wydajnym klastrze komputerowym. Na etapie wstępnym modelowania były prowadzone z użyciem mechanizmu źródła w postaci podwójnej pary sił, zgodnej z lokalną orientacją naprężeń tektonicznych. Orientacja ta została ustalona na podstawie analizy dużych wstrząsów archiwalnych zarejestrowanych w tym rejonie. W kolejnych etapach modelowania zmieniano orientację płaszczyzn modalnych wokół tego kierunku. Umożliwiło to analizę wpływu orientacji sił działających w źródle na wielkość rejestrowanych drgań. Modelowania były prowadzone przy założeniu, że źródła wstrząsów są zlokalizowane na różnych głębokościach w warstwie dolomitów. Przeprowadzono również modelowania drgań dla zmiennej głębokości źródła fali sejsmicznej dla dwóch rejonów o odmiennej budowie tektonicznej. Modelowania były ponadto prowadzone przy zmieniającym się stopniu niejednorodności w warstwie przypowierzchniowej. Opracowana metodyka pozwala na estymację maksymalnych prędkości drgań we wszystkich miejscach na powierzchni terenu a także umożliwia estymację wielkości drgań na terenach, gdzie czujniki sejsmiczne nie zostały zamontowane. Opisana metoda może być pomocna w prowadzeniu dokładnej oceny powierzchniowych skutków drgań sejsmicznych indukowanych działalnością górniczą.

15

Comparing parallel programming environments for the joint inversion of geoelectrical data

Pięta A., Bała J.

Computer Science

|

2009

|

Vol. 10

85-95

EN

The article presents the comparison of the implementation of the inverse problem in geoelectrical methods in two different parallel computational environments. Combination of Monte Carlo method and Multistart algorithm was applied in the inversion process. Parallelization was done by fine grain decomposition. Execution time, speed-up and efficiency received for parallel algorithms in both computational environments were presented and analyzed.

PL

W artykule przedstawiono porównanie równoległej implementacji zagadnienia odwrotnego dla metod geoelektrycznych w dwóch różnych środowiskach obliczeniowych. Do rozwiązania zadania odwrotnego użyto algorytmu Monte Carlo – Multistart. W przypadku równoległej realizacji zastosowano drobnoziarnistą dekompozycję inwersji danych geoelektrycznych. Analizowano czas, przyśpieszenie i efektywność algorytmu równoległego w dwóch różnych środowiskach obliczeniowych.

16

Symulacja komputerowa błędu lokalizacji wstrząsów górniczych przy użyciu rozproszonego środowiska obliczeniowego

Pięta A., Pszczoła G., Leśniak A.

Prace Naukowe Instytutu Górnictwa Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2005

|

Vol. 110, nr 42

225-233

PL

W artykule przedstawiono analizę rozdzielczości istniejącej w kopalni Rudna sieci sejsmologicznej do lokalizacji wstrząsów górniczych, zrealizowaną w klastrze komputerów osobistych. Analizowano wpływ błędu pomiaru na dokładność lokalizacji ognisk wstrząsów sejsmicznych. Zagadnienie oszacowania błędu lokalizacji realizowane jest zwykle poprzez linearyzację funkcji celu. W przypadkach bardziej skomplikowanych, nieliniowych, wskazane jest zastosowanie bardziej dokładnych metod. Taką metodą jest symulacja komputerowa umożliwiająca ominięcie przybliżeń i uwzględnienie wszystkich cech zadania nieliniowego. Podejście to zastosowano do symulacji błędu lokalizacji. Ze względu na znaczne wymagania co do szybkości i zasobów środowiska obliczeniowego modelowania te wykonano w środowisku rozproszonym 30 komputerów. Analizowano przyspieszenie i efektywność implementacji przy zmiennej liczbie nod obliczeniowych.

EN

In this paper we have analyzed the Rudna copper mine geophones network. The influence of measured error over the errors of tremors location has been investigated. The location of the tremor hypocentre procedure belongs to global non-linear optimization problems. One can solve it using analytical methods but computer simulations have more accuracy. The algorithm consists of a few stages. After the randomising of coordinates of hypocentre and simulation of measurement error, Multistart method is launched. Evaluated coordinates are starting points of the Powell conjugate direction procedure (local method). However, the computation time limited their application to distributed environment. Parallel configuration was obtain by clustering a set of PCs workstations.