Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

An efficient method of tortuosity estimation

Sobieski W.

Archives of Mechanics

|

2022

|

Vol. 74, nr 1

39--64

EN

The paper presents a comparative analysis of tortuosity calculations in two types of 2D random geometries: with non-overlapping circles and with overlapping squares. Both geometries were converted to binary geometries with different resolution. Next, simulations involving the Lattice Boltzmann Method were performed to obtain velocity fields in a pore space. Based on the obtained velocity fields, Hydraulic tortuosity and streamline tortuosity were calculated, based on the obtained velocity fields, for all considered cases. Hydraulic tortuosity was calculated with the methodology proposed by Koponen et al., whereas streamline tortuosity was determined with the use of a new iterative algorithm. Two variants of the algorithm were proposed. Additionally, the obtained results were compared with selected formulas from the literature. The study demonstrated that calculations of streamlines exiting local inlet velocity maxima are a good alternative to calculations where all possible streamlines are taken into account. Computation time was significantly shorter and estimation quality was comparable.

2

A deep learning framework for the detection of Plus disease in retinal fundus images of preterm infants

Ramachandran Sivakumar, Niyas Punnakadan, Vinekar Anand, John Renu

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2021

|

Vol. 41, no. 2

362--375

EN

Retinopathy of prematurity (ROP) is an eye disorder that mainly affects fundus vasculature of immature infants. The effect of this disease can be mild with no observable impairments or may become severe with neovascularization, leading to retinal detachment and possibly childhood blindness. Avital sign for initiating treatment for ROP is the detection of Plus disease, which is clinically diagnosed by identifying certain morphological changes to the blood vessels present in the retina of preterm infants. The main goal of this study is to develop a diagnostic method that can distinguish between Plus-diseased and healthy infant retinal images. This work utilizes a fully convolutional deep learning architecture for achieving the desired objective. We use a semi-supervised learning technique for training the network. The proposed technique accurately predicts bounding boxes over the tortuous vessel segments present in an infant retinal image. The count of bounding boxes serve as a measure to quantify tortuosity. We also compare the proposed technique with a recently introduced ROP diagnostic method employing U-COSFIRE filters. We show the efficacy of the proposed methodology on a proprietary data set of 289 infant retinal images (89 with ROP, and 200 healthy), obtained from KIDROP Bangalore, India. We obtain sensitivity (true positive rate) and specificity (true negative rate) equal to 0.99 and 0.98, respectively in the experimented data set. The results obtained in this study show the robustness of the proposed pipeline, as a computer aided diagnostic tool, that can augment medical experts in the early diagnosis of ROP.

3

Interpretacja jakościowa i ilościowa przestrzeni porowej piaskowca karbońskiego na podstawie wyników rentgenowskiej tomografii komputerowej

Gołda P., Krakowska P.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 7

487--494

PL

W pracy przedstawiono analizę przestrzeni porowej dwóch próbek karbońskich piaskowców kwarcowych z wykorzystaniem rentgenowskiej tomografii komputerowej (CT). Pierwszy etap prac stanowiło przetwarzanie obrazów CT. Przetwarzanie miało na celu poprawę stosunku sygnału do szumu oraz podniesienie rozpiętości tonalnej obrazów. Kolejnym etapem było stworzenie obrazu zbinaryzowanego. Następnie na podstawie przekrojów 2D i obrazu 3D dokonano interpretacji jakościowej i ilościowej przestrzeni porowej. Interpretacja jakościowa polegała na porównaniu uzyskanych podgrup sieci porowej między sobą, jak też między próbkami. Wyliczono porowatość całkowitą oraz zmiany porowatości w kolejnych przekrojach CT. Dane posłużyły również do analizy pola powierzchni porów oraz do policzenia charakterystyki Eulera. Obiekt charakteryzujący się największą objętością został użyty do obliczenia porowatości efektywnej, długości sieci porowej, liczby gałęzi i skrzyżowań, krętości kanału porowego. Uzyskana porowatość całkowita była zbliżona do obliczonej z wykorzystaniem innych metod laboratoryjnych. Policzono też liczbę porów przypadającą na każdy przekrój oraz średni rozmiar porów na przekrój CT. Dokonano podziału przestrzeni porowej próbek na klasy powierzchni, obliczono liczbę porów przyporządkowanych do danej klasy oraz ich procentowy udział w budowaniu całej przestrzeni porowej. Dla sieci porów odizolowanych dokonano podziału na klasy objętości, następnie stwierdzono liczbę elementów w danej klasie oraz jej procentowy udział. Próbka nr 1 wykazała heterogeniczność w wykształceniu przestrzeni porowej, cechowała się większą liczbą porów, lepszą jakością połączeń struktury porowej oraz miała więcej porów o mniejszych objętościach. Średni rozmiar porów próbki nr 2 był większy. Przestrzeń porową próbki nr 2 tworzyły pory o większej powierzchni. Obliczona krętość kanału porowego wynosiła 2,17. Micro-CT okazało się dobrym narzędziem do szczegółowej analizy budowy przestrzeni porowej skał.

EN

The paper presents an analysis of the pore space of two Carboniferous quartz sandstone samples using X-ray computed tomography (CT). The first stage of the work was the processing of CT images. The processing was aimed at improving the signal-to-noise ratio and increasing the tonal range of images. The next stage was to create a binary image. Next, a qualitative and quantitative interpretation of the pore space was made on the basis of 2D sections and 3D images. The qualitative interpretation consisted in comparing the obtained pore network subgroups with each other and between samples. The total porosity and changes in porosity in subsequent CT cross-sections were calculated. The data also served to analyze the pore surface area and to calculate the Euler’s characteristics. The object with the largest volume was used to calculate the effective porosity, the length of the pore network, the number of branches and intersections, and the tortuosity of the pore channel. The obtained total porosity was similar to that calculated using other laboratory methods. The number of pores per each cross-section and the average pore size per CT section were also counted. The pore space of samples was divided into surface classes. The number of pores assigned to a given class was calculated as well as their percentage share in building the entire pore space. For the network of isolated pores, the division into volume classes was made, then the number of elements in a given class and its percentage share were counted. Sample no. 1 showed heterogeneity in the development of pore space, was characterized by more pores, better quality of pore structure connections and had more pores with smaller volumes. The average pore size of sample no. 2 was larger. The pore space of sample no. 2 was made up of pores with a larger surface area. The calculated tortuosity of the pore channel was 2.17. Micro-CT proved to be a good tool for a detailed analysis of the structure of the rocks pore space.

4

The analysis of the relations between porosity and tortuosity in granular beds

Sobieski W., Lipiński S.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2017

|

nr 20(1)

75--85

EN

In the paper, functions describing different porosity-tortuosity relations were collected, and then the tortuosity values were calculated for a one granular bed consisting of spherical particles with normal distribution of diameters. Information about the bed porosity and particle sizes was obtained from measurements conducted for an artificial granular bed, consisting of glass marbles. The results of calculations were compared with the results of two other methods of tortuosity determination, performed for the same case (details are not described in this paper): the first of them uses the Path Tracking Method, the second one - information about the velocity components in a creeping flow (the Lattice-Boltzmann Method was applied to obtain the velocity field in the flow). The main aim of our article was to test whether the functions linking tortuosity with porosity, which are available in the literature, give similar results as the methods described above. To achieve this aim, the relative errors between results of calculations for the collected formulas and values from the both previous mentioned methods were calculated.

5

Zastosowanie mikrotomografii komputerowej do oceny ewolucji sieci spękań w materiałach kruchych

Łydżba D., Pachnicz M., Rajczakowska M., Różański A., Sobótka M., Stefaniuk D.

Materiały Budowlane

|

2017

|

nr 6

48--49

PL

W artykule przedstawiono analizę wyników badania w mikrotomografie komputerowym sieci spękań w próbkach skalnych, poddanych testom jednoosiowego ściskania. Próbki były skanowane w mikrotomografie komputerowym przed testem, następnie po obciążeniu siłą o wartości 40 – 50% siły niszczącej, a także po osiągnięciu granicy makrodylatancji (lub granicy wytrzymałości). Analiza uzyskanych trójwymiarowych obrazów skanowania pozwoliła opisać w sposób ilościowy morfologię sieci spękań: porowatość, rozkłady przestrzenne szerokości spękań i krętości, a także wskaźnik SMI (ang. structure model index). Znajomość wymienionych wielkości jest przydatna przy określaniu parametrów przepuszczalności badanego materiału.

EN

The paper presents the analysis of crack network development induced in rock samples, subjected to uniaxial compression. The samples were scanned using micro-computer tomography after three stages of load: before loading, after application of a force equal to 40–50% of ultimate limit and, finally, after reaching microdilatancy threshold (or ultimate limit force). The analysis of acquired 3D images at every loading stage included fracture network segmentation and determination of chosen quantities describing its morphology: porosity (fraction of void space), spatial distribution of fracture aperture, tortuosity as well as structure model index (SMI). The parameters can be used to determine permeability parameters of cracked material.

6

Sensitivity analysis of Kozeny-Carman and Ergun equations

Sobieski W., Zhang Q.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2014

|

nr 17(3)

235--248

EN

In the article a sensitivity analysis of linear and nonlinear terms in the Kozeny-Carman and Ergun equations was shown. In the first case the impact of the porosity, tortuosity, specific surface of the porous body and the model constant was investigated. In the second case the porosity, the particle diameter and the sphericity function were taken into account. To express the model sensitivity by numbers, an earlier developed method was used. In this way the order and the importance of the impact of individual parameters was determined. The motivations to create this article were questions, which occurred during developing a novel investigation method, linking the Discrete Element Method and the CFD techniques. The first aim was to predict what will happen, if individual parameters will be set with an error: which data should be set as accurately as possible and which data are not very important for the result value. The second intention was to state which of parameters used in porous media investigations should be expressed by functions and which by constant values. The article may be treated as set of pointers helping in using of Kozeny-Carman and Ergun laws or as an example of research methodology based on the sensitivity analysis.

7

Modification of the PathFinder algorithm for calculating granular beds with various particle size distributions

Dudda W., Sobieski W.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2014

|

nr 17(2)

135--148

EN

This paper discusses a new approach to analyzing fluid flow through a granular bed. The analysis involves the determination of a set of geometric parameters characterizing a granular bed based on information about the location and diameter of all bed particles. The above task has been achieved with the use of the PathFinder numeric code developed by the authors. The study proposes a new algorithm for calculating the parameters of granular beds composed of spherical particles with various diameters in the PathFinder program. The algorithm has been verified with the use of independent tools and implemented in the new version of the PathFinder code. The modified algorithm’s effect on flow path tortuosity has been analyzed. Path length is used to determine tortuosity, a key parameter of pore geometry that is difficult to calculate. Comparative calculations were performed in a granular bed generated by the Discrete Element Method in the PFC3D program.

8

Permeability, tortuosity, and attenuation of waves in porous materials

Wilmański K.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2010

|

No. 5

9-52

EN

The paper contains a consistent presentation of the construction of a linear poroelastic model and its applications in the theory of acoustic waves. The main purpose of this presentation is the discussion of material parameters describing the diffusion. This concerns particularly the permeability and tortuosity. In Section 2 we mention a few examples of porous systems in which diffusion processes play an important role. Section 3 contains a concise description of the two-component model describing saturated porous materials with diffusion. We point out the main features of such a system with the special emphasis of relative motion of components and changes of porosity. As a special case the governing equations of Biot's model are presented. In Section 4 we discuss the notions of permeability, hydraulic conductivity and tortuosity. In particular the notion of the tortuosity tensor is introduced. Section 5 is the primer of the nuclear magnetic resonance method of experimental determination of permeability and tortuosity in various porous materials. Finally, Section 6 contains some issues concerning the propagation of monochromatic waves and, in particular, an influence of tortuosity on speeds and attenuation.

PL

Praca zawiera zwięzłą prezentację konstrukcji liniowego modelu porospężystego i jego zastosowania w teorii fal akustycznych. Głównym celem tej prezentacji jest dyskusja parametrów materiałowych opisujących dyfuzję. Dotyczy to w szczególności dyfuzyjności i krętności. W rozdziale 2 przytaczamy kilka przykładów ośrodków porowatych, w których dyfuzja odgrywa ważną rolę. Rozdział 3 zawiera zwięzły opis modelu dwuskładnikowego dla nasyconych ośrodków porowatych z dyfuzją. Uwypuklamy główne cechy takiego układu ze szczególnym uwzględnieniem ruchu względnego składników i zmian porowatości. Jako przypadek szczególny przedstwiane są równania modelu Biota. W rozdziale 4 dyskutujemy pojęcia dyfuzyjności, przewodnictwa hydraulicznego i krętności. W szczególności wprowadzamy pojęcie tensora krętności. Rozdział 5 zawiera elementarne wiadomości dotyczące metody nuklearnego rezonansu magnetycznego w zastosowaniu do eksperymentów określających dyfuzyjność i krętność w różnych materiałach porowatych. Wreszcie rozdział 6 zawiera pewne zagadnienia związane z propagacją fal monochromatycznych, a w szczególności wpływu krętności na prędkości propagacji i tłumienie.

9

Wyznaczanie krętości kanałów porowych metodą rentgenowskiej mikrotomografii komputerowej

Zalewska J., Dohnalik M.

Nafta-Gaz

|

2009

|

R. 65, nr 12

953--958

PL

Rentgenowska mikrotomografia komputerowa (micro-CT) jest nieniszczącym narzędziem analitycznym, które umożliwia trójwymiarową analizę próbek skalnych. W geologii jest ona przede wszystkim wykorzystywana do dostarczania informacji dotyczących rozkładu przestrzennego porowatości. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki krętości geometrycznej kanałów porowych uzyskanych na podstawie danych micro-CT. Parametr ten wyznaczano w trzech kierunkach, ale tylko wtedy, jeżeli w analizowanym kierunku występowały połączone ścieżki przepływu pomiędzy dwoma przeciwległymi bokami badanej podpróbki. Badania wykonano na próbkach skał węglanowych dwóch rejonów poszukiwawczych. Krętość; zarówno najkrótszych, jak i najdłuższych ścieżek przepływu dla mediów złożowych – była większa dla analizowanych próbek z rejonu Lubiatowa, w porównaniu do próbek z rejonu Sowiej Góry.

EN

Computed X-ray microtomography (micro-CT) is non-destructive analytic tool, which enables three-dimensional analysis of rock samples. In oil geology it's is used first of all for delivering information regarding spatial distribution of porosity. This study presents results of pore channel geometrical tortuosity testing, obtained on the grounds of micro-CT. The parameter was determined in three directions, but only then, when connected flow paths were present in analysed direction between two opposite sides of tested sub-sample. The test have been carried out on carbonate rock samples originating from two exploration regions. The tortuosity both for the shortest and the longest flow paths of reservoir media was longer for analysed samples originating from Lubiatow region, as compared to Sowia Gora region samples.

10

On geometry of porous medium

Grabacki J., Jurczak-Broszko I.

Foundations of Civil and Environmental Engineering

|

2006

|

No. 7

147-156

EN

Mathematical description of the evolution of porosity, particularly geometrical features of voids in case of large deformation of the medium, is essential yet formally difficult. In the paper it is shown that using tensor representation of porosity allows to describe in natural way the process of deformation induced development of anisotropy of porosity evolution, represented as the evolution of geometrical structure of porous medium.

11

Laboratory methods of determination of pore structure parameters: formation factor and tortuosity of pemeable media by electric methods

Łukowski J., Kaczmarek M.

Engineering Transactions

|

2002

|

Vol.50, iss.4

267-286

EN

The paper presents the methods of determination of structural parameters of porous materials: formation factor and tortuosity, based on conductometric techniques. The basic experimental procedures are reviewed and factors, which influence the relative conductivity of electrolyte saturated samples such as type of experimental technique, electrolyte and electrodes, length of sample, are presented. The role of surface conductance, polarization effects and frequency are analyzed.

12

Badania własności struktury kości gąbczastej z zastosowaniem metod spektroskopii elektrycznej i metody ultradźwiękowej

Łukowski J., Pakuła M., Kaczmarek M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy

|

2000

|

Z. 47 (228)

165-173

PL

Kości są materiałami o anizotropowych własnościach mechanicznych i strukturalnych. Główne kierunki anizotropii tych materiałów związane są z obciążeniami, jakimi są poddawane w warunkach fizjologicznych. Badania własności mechanicznych pokazują, że najczęściej materiały kostne charakteryzują się transwersalną izotropią lub ortotropią. Celem niniejszej pracy było wyznaczenie i analiza parametrów anizotropowej struktury kości gąbczastej. tj. współczynnika uformowania oraz krętości w oparciu o pomiary przewodności elektrycznej i porównanie relacji pomiędzy zmierzonymi parametrami struktury a prędkością propagacji podłużnej fali ultradźwiękowej. Do wyznaczenia parametrów struktury wykorzystano metodę dwuelektrodową z zastosowaniem mostka RLC oraz układu umożliwiającego pomiar przewodności metodą techniczną w zakresie częstotliwości od 100 HZ do 100 kHz. Materia� badany stanowiły sześcienne próbki gąbczastej kości wołowej o wymiarze boku ok. 10 mm uzyskane z głowy kości udowej i kręgów kręgosłupa. Pomiary przewodności przeprowadzono dla materiału zawierającego szpik kostny - nasyconego płynem fizjologicznym, w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach.

EN

Bones are materials with anisotropic mechanical and structural properties. The paper investigates parameters of anisotropic structure of trabecular bone: formation factor and tortuosity using measurements of electric impedance and a comparison between the structure parameters measured and velocity of ultrasonic wave propagation. To determine the material impedance, the two-electrode method with RLC bridge and direct technique are applied. The cubic specimens (1 cm x l cm x l cm) of trabecular bovine bone are cut from the distal epiphysis of fresh bovine femora and vertebra. The results show a good correlation between tortuosity measured by electric spectroscopy and velocity of longitudinal waves.

13

Wyznaczanie przepuszczalności i krętości ośrodka przepuszczalnego za pomocą fal ultradźwiękowych

Kochański J., Kaczmarek M., Kubik J.

Vibrations in Physical Systems

|

2000

|

Vol. 19

160--161

14

Air Pressure Drop Measurement Through Packed Bed of Willow Chips and Chunks

Seres I., Farkas I., Loon W., Gigler J.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2000

|

Vol. 48, nr 3

445-454

EN

During the drying process the flow rate of the drying air through a packed bed is a very important factor. In this paper the relation between the pressure difference and the flow rate is studied. Both theoretical and experimental approaches are discussed.

15

Anisotropic properties of trabecular bone. Conductometric and ultrasonic studies

Łukowski J., Kaczmarek M., Kubik J.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2000

|

Vol. 2, nr 1

17-27

EN

Bones are materials characterized by anisotropic mechanical and structural properties. The main directions of anisotropy of such materials are related to mechanical loads to which they are subjected in physiological conditions. Studies of mechanical properties show that bones are mostly orthotropic or transversally isotropic materials. The aim of the present paper is to investigate parameters of anisotropic structure of trabecular bone such as formation factor and tortuosity using measurements of electric impedance. Moreover, the qualitative correlation between the measured parameters of structure and velocity of propagation of ultrasonic waves in these materials is established. To determine the impedance of the materials the two-electrode method with RLC bridge or direct technique are used. The cubic specimens (1 cm x 1 cm x 1 cm) of trabecular bovine bone were cut from the distal epiphysis of fresh bovine femora and measurements of impedance were made both for material containing bone marrow and physiological fluid. The results show a good correlation between tortuosity measured by electric spectroscopy and velocity of longitudinal waves.