Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Study of degradation and granular flow processes using X-ray imaging

Babout L., Grudzień K., Janaszewski M., Jopek Ł.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2017

|

T. 7, nr 1

5--10

EN

This paper reviews the work that has been done in the past 10 years at the Lodz University of technology about the visualization and the quantification of phenomena related to degradation processes (i.e. stress corrosion cracking in stainless steel, fatigue crack in titanium alloys) in engineering materials as well as granular flow in silos using X-ray imaging (i.e. radiography and (micro)tomography). Besides presenting the experimental protocols, the paper also presents the image processing strategies that have been applied to enable the extraction of characteristic parameters from the volumetric images.

PL

Artykuł przedstawia przegląd prac badawczych przeprowadzonych w ostatnich 10 latach w Politechnice Łódzkiej, dotyczących wizualizacji oraz analizy ilościowej zjawisk mających miejsce w procesie degradacji materiałów (tj. korozji naprężeniowej stali nierdzewnej, pęknięcia stopów tytanu) oraz przepływu materiałów sypkich w silosach z wykorzystaniem obrazowania metodami opartymi na promieniowaniu X (tzn. radiografii oraz (micro)tomografii). Oprócz przedstawienia metodologii pomiaru, zostały również opisane metody przetwarzania obrazów, pozwalające na wyznaczenie charakterystycznych parametrów badanych procesów z obrazów wolumetrycznych.

2

Parametric methods for ECT inverse problem solution in solid flow monitoring

Romanowski A., Grudzień K., Garbaa H., Jackowska-Strumiłło L.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2017

|

T. 7, nr 1

50--54

EN

The article presents the parametrisation-based methods of monitoring of the process of gravitational silo discharging with aid of capacitance tomography techniques. Proposed methods cover probabilistic Bayes’ modelling, including spatial and temporal analysis and Markov chain Monte Carlo methods as well as process parametrisation with artificial neural networks. In contrast to classical image reconstruction-based methods, parametric modelling allows to omit this stage as well as abandon the associated reconstruction errors. Parametric modelling enables the direct analysis of significant parameters of investigated process that in turn results in easier incorporation into the control feedback loop. Presented examples are given for the gravitational flow of bulk solids in silos.

PL

Niniejszy artykuł przedstawia parametryczne metody rozwiązywania problemu odwrotnego w tomografii pojemnościowej na przykładzie monitorowania procesu przepływu materiałów sypkich przy użyciu tomografii pojemnościowej. Wybrane metody obejmują modelowanie probabilistyczne Bayesa, w tym przestrzenne i czasowe oraz metody Monte Carlo łańcuchów Markowa, a także parametryzację procesu z użyciem sztu cznych sieci neuronowych. W odróżnieniu od klasycznych metod opartych na algorytmach rekonstrukcji obrazu parametryzacja pozwala na pominięcie tego etapu, a co za tym idzie brak dodatkowych błędów związanych z rekonstrukcją. Parametryzacja pozwala na bezpośrednią analizę istotnych parametrów badanego procesu, przez co łatwiejsze jest użycie tych wyników w pętli sprzężenia zwrotnego sterowania. Przykłady rozpatrywane w tekście są opisane dla procesu grawitacyjnego opróżniania materiałów sypkich przechowywanych w silosach.

3

Methods for monitoring gravitational flow in silos using tomography image processing

Grudzień K., Sankowski D.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2017

|

T. 7, nr 1

24--29

EN

The article presents the methods of monitoring of the process of gravitational silo discharging with aid of tomography techniques. The described methods apply to funnel and mass flow measurement. The core unit of the presented monitoring system is an image-processing module, while the images are obtained with aid of the electrical capacitance tomography. For the funnel type of flow, the outputs of image processing are parameters describing the process flow, location and material concentration in funnel area. In the case of the mass flow regime the presented method provides information about the parameters of shear zones arising by the wall region of the silo that influence the interaction between the bulk and silo construction during silo discharging.

PL

Artykuł przedstawia metody monitorowania procesu grawitacyjnego opróżniania silosu z materiałów sypkich z zastosowaniem technik tomograficznych. Opisane metody dotyczą pomiaru przepływu kominowego oraz masowego. Głównym elementem systemu monitorowania jest moduł przetwarzania obrazów uzyskanych przy pomocy elektrycznej tomografii pojemnościowej. Wynikiem przetwarzania obrazów są parametry procesu, opisujące lokalizację komina przepływu i koncentracji materiału w jego obszarze dla przepływu kominowego. W przypadku przepływu masowego przedstawiona metoda dostarcza informacji o obszarze strefy ścinania, występującej w obszarze przyściennym silosu, mającą wpływ na wynik interakcji materiału sypkiego i konstrukcji silosu podczas jego rozładunku.

4

Analysis of the Granular Material Concentration Changes During Silo Discharging Process Based on X-Ray Image Analysis

Grudzien K.

Image Processing & Communications

|

2014

|

Vol. 19, no. 2-3

107--117

EN

In the paper is presented methodology of the X-ray image processing application to investigate gravitational flow in rectangular silo model. The proposed normalization procedure of X-ray data allows to visualize the changes of the volume fraction of sand during silo discharging process. The applied procedure of image processing, in contrast to the previously author works, allows to obtained more accurate information about the changes of material distribution level during process. The conducted image analysis simplifies the investigation of mass flow in various area of silo. The obtained results show the different particle behaviour in centre and at silo wall area. The experiments were conducted for different initially level of sand densities and roughness of the silo wall. Visualization of dissimilarity in interaction between the particles and particles, and between particles and the silo walls, even for smooth wall, was the main result of the Xray image analysis, especially for shear zone visualization.

5

Analysis of funnel flow in rectangular silo based on ECT data

Grudzień K., Maire E., Adrien J., Sankowski D.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2010

|

T. 14, z. 3/2

681-694

EN

About 60% of solid state industrial products appear, at some stage of production, as powders or grains. Many of them are stored in containers, majority in silos. The most popular shape type of silo is cylindrical, but very often rectangular silos are used, mainly in mining or construction industry. One of the characteristic points of the bulk solids flow are dynamic volume changes during processes of receptacle unloading. The paper presents results of Electrical Capacitance Tomography application to monitoring sand concentration distribution inside model of rectangular silo. The silo construction causes a funnel flow of sand after opening the outlet. ECT allows in non-invasive way to track the changes of funnel size and sand concentration in funnel zone. Paper presents post-processing methods application for reconstructed image analysis in order to estimate the main parameters of funnel. Additionally the results of experiments allow to investigate the influence of wall roughness and initial sand density on the silo process discharging. The results are compared with data received from X-ray tomography system in order to determine the accuracy of ECT.

PL

Około 60% materiałów w przemyśle przechowywanych jest w postaci granulatu. Duża większość materiałów lokowanych jest w kontenerach, głównie w silosach. Najbardziej popularnym kształtem stosowanych silosów jest silos cylindryczny, jednak dość często zdarzają się zastosowania silosów prostokątnych, głównie w górnictwie i budownictwie. Jednym z charakterystycznych zjawisk, monitorowanych przez systemy kontroli, występujących w trakcie procesów rozładowywania silosów są dynamiczne zmiany objętościowe przechowywanych materiałów sypkich. Artykuł prezentuje zastosowanie elektrycznej tomografii pojemnościowej ECT do monitorowania zmian koncentracji piasku wewnątrz prostokątnego modelu silosu. Konstrukcja przygotowanego silosu wymusza na piasku przepływ kominowy. ECT pozwala w nieinwazyjny sposób śledzić rozmiar komina i koncentrację piasku w obszarze komina. Artykuł pokazuje możliwość zastosowania analizy i przetwarzania obrazów tomograficznych ECT w celu wyznaczenia charakterystycznych parametrów przepływu silosowego dla różnych początkowych koncentracji piasku. Otrzymane wyniki zostały porównane z wynikami otrzymanymi za pomocą systemu tomografii promieni X w celu określenia dokładności systemu ECT.

6

Analiza wpływu rodzaju materiału oraz czasu i sposobu eksploatacji kolektorów kanalizacji grawitacyjnej na prędkość przepływu ścieków

Jaromin K., Borkowski T., Łagód G., Widomski M.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 1

139--145

PL

Podczas projektowania sieci kanalizacji sanitarnej założenie obliczeniowego spadku dna odcinka kanału, podobnie jak niezmienność przekroju oraz chropowatości, jest bliskie rzeczywistości. Spełnienie tego założenia zależy od jakości przewodów kanalizacyjnych oraz dokładności wykonania kanałów. Wszystkie wyżej wymienione elementy mają znaczący wpływ na średnie prędkości przepływu ścieków w kanalizacji grawitacyjnej i dobierane są w taki sposób, aby zapewnić samooczyszczanie kanału. Przeprowadzone badania pokazują rzeczywistą prędkość średnią przepływu ścieków po wieloletniej eksploatacji wybranych przewodów kanalizacyjnych. Zaprezentowano wyniki badań przeprowadzonych w 2008 r. w kolektorach kanalizacji sanitarnej miasta Chełm. W celu uwierzytelnienia otrzymanych wyników badania przeprowadzono dwiema niezależnymi metodami - metodą pływakową i dynamometryczną. Wykazano, iż wyznaczone prędkości przepływu ścieków w wybranych przewodach grawitacyjnej kanalizacji sanitarnej w Chełmie nie umożliwiają samooczyszczania z osadów ściekowych, pomimo że badane kanały zostały ułożone zgodnie z wytycznymi projektowania sieci kanalizacyjnej. W związku z powyższym kanał ulega zamuleniu, a zalegający osad niekorzystnie wpływa na warunki hydrauliczne w przewodzie.

EN

The assumption of computational inclination of the channel, as well as constancy of cross-section and roughness are close to reality. Accomplishment of these assumptions depends to pipes quality and conduits execution. The all mentioned elements influence the sewage flow mean velocity in gravitational sanitation systems and they are selected to ensure self-purification of the conduits. Our research shows the real mean velocity of sewage flow after long lasting exploitation of the selected conduits. This paper presents the results of research conducted in 2008 on sanitation system in Chelm city, Poland. The studies cover the analysis of the influence of pipe material, duration and exploitation manner on the value of sewage mean velocity. In order of validation of the gained results two methods of flow measurements were used - floating object and dynamometric. It was shown that gained velocities of sewage flow in chosen sanitation channels in Chelm, do not render the purification of the pipe - despite the fact that studied channels are fulfilling the binding guidelines. Consequently, the channel is silted and sediments are unfavourably influencing the hydraulic conditions of the flow.

7

Diagnostyka przepływu materiału sypkiego podczas grawitacyjnego opróżniania silosu smukłego

Grudzień K., Niedostatkiewicz M., Chaniecki Z.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2008

|

T. 12, z. 3

879-890

PL

Artykuł przedstawia wyniki pomiarów zmian koncentracji materiału sypkiego podczas grawitacyjnego opróżniania smukłego silosu cylindrycznego. Pomiary przeprowadzono przy zastosowaniu bezinwazyjnej metody diagnostycznej, jaką jest elektryczna tomografia pojemnościowa (ECT). Doświadczenia przeprowadzono na materiale sypkim o różnym zagęszczeniu początkowym, dla przypadku ścian gładkich i szorstkich. Podwyższenie szorstkości ścian jest jedną z najbardziej efektywnych metod redukcji samowzbudnych efektów dynamicznych, w tym powstających w wyniku rezonansu pomiędzy drgającym wypływającym materiałem sypkim a konstrukcją silosu. Podczas badań szczegółowej analizie poddano możliwość zastosowania ECT i metod przetwarzania obrazów do wizualizacji lokalizacji i pomiaru parametrów strefy ścinania w profilu przyściennym.

EN

The paper presents the results of the measurements of the solid concentration changes during gravitational emptying the cylindrical silo. The measurements were taken by applied the non-invasive diagnostic method - Electrical Capacitance Tomography (ECT). The experiments conducted for different initially density of granular material with smooth and rough silo walls. Increasing the wall roughness is a one of the most effective way to reduce the dynamics effects, arousing as the result of the resonance between the trembling of granular material and the silo construction. In order to conduct the detailed analysis of shear zone in the wall profile was applied ECT methodology to visualize the changes of concentration distribution in time and tomography image processing to calculate the characteristic parameters of shear zone.

8

Comparison of two entropy principles and their applications in granular flows with/without fluid

Wang Y., Hutter K.

Archives of Mechanics

|

1999

|

Vol. 51, nr 5

605-632

EN

Two entropy principles that are commonly used are: (i) the Clausius-Duhem inequality with the procedure of exploitation due to Coleman-Noll (CD-CN), and (ii) the entropy principle of Mueller-Liu (ML). CD-CN makes a priori postulates about the entropy flux and entropy supply and assumes external source terms in (most) balance laws. ML postulate the entropy flux to be a general constitutive variable and treat all field equations as constraints for the exploitation of the entropy principle. These and further differences are explained, and results are presented with the use of both principles for (i) a granular solid with a scalar structure equation, and (ii) for a saturated mixture of granular/fluid constituents with scalar structure equations for each constituent. It is shown that the two entropy principles yield different results. It is further indicated which theories are likely to be problematic when the CD-CN approach is used. These theories are then applied to analyses of steady fully-developed gravity flows down an inclined plane.

9

Kształtowanie się stref zastoju w grawitacyjnym wypływie ziaren łubinu i żyta w płaskim modelu silosu

Sielamowicz I.

Zeszyty Naukowe Politechniki Białostockiej. Budownictwo

|

1998

|

Z. 18

201-216

PL

Praca przedstawia wyniki badań i wnioski z przeprowadzonego eksperymentu grawitacyjnego przepływu ziaren łubinu i żyta w płaskim modelu silosu.W czasie przepływu badanych ośrodków ziarnistych zaobserwowano formowanie się stref zastoju. Eksperyment przeprowadzono w modelu silosu z możliwością profilowania jego kanału wypływu.

EN

Some results of research of gravitational flow of lupine and rye in a flat model of silo are presented in paper. An accurence of dead zones was observed in the model. The fill height was 660 mm. The width of the channel was constant - 200 mm. Relatively large dead zones were observed and the flow was of the funnel character. The geometry of dead zones appeared to be especially complicated when the shape of the channel was changed into three different forms. In the paper the contours of dead zones and free surfaces corresponding to consecutive phases of the flow of lupine and rye are given. These may aid in proper design of hoppers. It was stated that the size of dead zones depends on the quantity of material in the hopper, the channel geometry and the friction forces.