Browsing by Author "Šembera, Jan"

Now showing 1 - 18 of 18
  • Thumbnail Image
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
    Assessment of Influence of Magnetic Forces on Aggregation of Zero-valent Iron Nanoparticles
    (Springer, 2010) Rosická, Dana; Šembera, Jan
    Aggregation of zero-valent nanoparticles in groundwater is influenced by several physical phenomena. The article shortly introduces preceding works in modeling of aggregation of small particles including influence of sedimentation, velocity profile of water, heat fluctuations, and surface electric charge. A brief description of inclusion of magnetic forces into the model of aggregation follows. Rate of influence of the magnetic forces on the aggregation depends on the magnitude of magnetization of the particles, radius of nanoparticles, size of the aggregates, and their concentration in the solution. Presented results show that the magnetic forces have significant influence on aggregation especially of the smallest iron particles.
  • Thumbnail Image
    Item
  • Thumbnail Image
    Item
    Changes in the nanoparticle aggregation rate due to the additional effect of electrostatic and magnetic forces on mass transport coefficients
    (Springer, 2013) Rosická, Dana; Šembera, Jan
    The need may arise to be able to simulate the migration of groundwater nanoparticles through the ground. Transportation velocities of nanoparticles are different from that of water and depend on many processes that occur during migration. Unstable nanoparticles, such as zero-valent iron nanoparticles, are especially slowed down by aggregation between them. The aggregation occurs when attracting forces outweigh repulsive forces between the particles. In the case of iron nanoparticles that are used for remediation, magnetic forces between particles contribute to attractive forces and nanoparticles aggregate rapidly. This paper describes the addition of attractive magnetic forces and repulsive electrostatic forces between particles (by 'particle', we mean both single nanoparticles and created aggregates) into a basic model of aggregation which is commonly used. This model is created on the basis of the flow of particles in the proximity of observed particles that gives the rate of aggregation of the observed particle. By using a limit distance that has been described in our previous work, the flow of particles around one particle is observed in larger spacing between the particles. Attractive magnetic forces between particles draw the particles into closer proximity and result in aggregation. This model fits more closely with rapid aggregation which occurs between magnetic nanoparticles.
  • Thumbnail Image
    Item
    Influence of structure of iron nanoparticles in aggregates on their magnetic properties
    (Technická Univerzita v Liberci, 2011) Rosická, Dana; Šembera, Jan
    Zero-valent iron nanoparticles rapidly aggregate. One of the reasons is magnetic forces among the nanoparticles. Magnetic field around particles is caused by composition of the particles. Their core is formed from zero-valent iron, and shell is a layer of magnetite. The magnetic forces contribute to attractive forces among the nanoparticles and that leads to increasing of aggregation of the nanoparticles. This effect is undesirable for decreasing of remediation properties of iron particles and limited transport possibilities. The aggregation of iron nanoparticles was established for consequent processes: Brownian motion, sedimentation, velocity gradient of fluid around particles and electrostatic forces. In our previous work, an introduction of influence of magnetic forces among particles on the aggregation was presented. These forces have significant impact on the rate of aggregation. In this article, a numerical computation of magnetic forces between an aggregate and a nanoparticle and between two aggregates is shown. It is done for random position of nanoparticles in an aggregate and random or arranged directions of magnetic polarizations and for structured aggregates with arranged vectors of polarizations. Statistical computation by Monte Carlo is done, and range of dominant area of magnetic forces around particles is assessed. © 2011 Rosická and Šembera.
  • Thumbnail Image
    Item
    Matematické modelování nestacionárního přenosu tepla a vlhkosti textilií pomocí metody konečných prvků
    (Technická univerzita v Liberci, 2003) Frydrych, Dalibor; Rálek, Petr; Šembera, Jan; Výzkumné centrum - Textil
  • Thumbnail Image
    Item
    Modelování chemismu směsi vodných roztoků
    (Technická Univerzita v Liberci, 2007) Žabka, Vratislav; Šembera, Jan
    Navázali jsme na výsledky laboratorních testů, provedených ve státním podniku DIAMO, kde byly zaznamenávány změny pH ve směsích dvou zásaditých vod (slivy A a B) se třemi různě kyselými roztoky (cenomanské vody C, D, E). Tyto směsi byly připraveny v poměrech 10, 25, 50, 75, 90 objemových procent a sledovány v různých časových intervalech po dobu přibližně sto dní. V jednom z programů balíku Geochemist{\crq}s Workbench jsme navrhli několik modelů mísení vybraných dvojic roztoků a porovnávali je s naměřenými hodnotami, s jiným geochemickým programem Phreeqc a s vybranou heuristickou metodou. Pro všechny dvojice roztoků jsme v Geochemist{\crq}s Workbench nalezli jednotné nastavení, které ve většině případů dosahuje největší přesnosti ze všech testovaných způsobů. Porovnáním jsme dále dokázali, že heuristická metoda odhadu pH ve většině případů dosahuje srovnatelných výsledků s Geochemist{\crq}s Workbench, přestože její výpočet je výrazně jednodušší.
  • Thumbnail Image
    Item
    Modelování geochemických interakcí vody s horninovým prostředím
    (Technická Univerzita v Liberci, 2007) Šír, Jindřich; Šembera, Jan
    Cílem této práce je tvorba, testování a následná kalibrace simulačního modelu popisujícího průtok roztoku horninovým prostředím. Pro docílení simulace transportu souběžně se simulací chemických reakcí byl navržen model spojením dvou jiných modelů - modelu advekčního transportu gen-tran a chemického modelu semchem používaných na NTI FM TUL. Z upraveného zadání chemického modelu, poskytnutého doc. Pačesem, byla navržena vstupní data do chemické části modelu. Pro potřeby simulace transportu byla vytvořena síť konečných objemů a navrženy parametry transportu s přihlédnutím k minimalizaci numerické difúze. Pro potřeby testování modelu byl model rozšířen o různé vlivy fugacity CO2. Pro možnost srovnání výsledků byla také provedena simulace modelem semchem. Po analýze výsledků obou simulačních modelů byla navržena rozšíření modelu umožňující přesnější popis reality.
  • Thumbnail Image
    Item
    Návrh a implementace propojení softwarů realizujících modely transportu a reakcí
    (Technická Univerzita v Liberci, 2016) Štrajt, Michal; Šembera, Jan
    Program Transport je nástroj určený k modelování kolonových experimentů. Při řešení kolonového experimentu je v každém časovém okamžiku experimentu řešena transportní a reakční část výpočtu. K výpočtu reakční části je využíváno volání externího programu React. Volání externího programu je ovšem časově náročné, proto je třeba celý proces optimalizovat. V práci je navržen a implementován algoritmus, který rozšiřuje propojení programů Transport a React o komunikaci s databází. Do databáze jsou ukládány výsledky reakčních výpočtů a následně čteny namísto opakovaného volání programu React. Tím dochází ke snížení časové náročnosti programu. V práci je také rozebráno, za jakých podmínek je algoritmus efektivní.
  • Thumbnail Image
    Item
    Návrh modelu proudění plynu
    (Technická Univerzita v Liberci, 2007) Plešinger, Jakub; Šembera, Jan
    Tato práce se zabývá implementací a numerickým řešením úlohy vazkého izotermického proudění stlačitelné tekutiny pomocí metody konečných diferencí (FDM - Finite Difference Method) a metody konečných objemů (FVM - Finite Volume Method). Pro metodu konečných diferencí je navrženo explicitní a implicitní schéma a pro metodu konečných objemů je to explicitní Lax-Friedrichsovo schéma. Pro matematický popis proudění jsou použity Navier-Stokesova rovnice, která popisuje zákon zachování hybnosti vazké tekutiny, rovnice kontinuity, která vyjadřuje zákon zachování hmoty, a stavová rovnice plynu. Všechna schémata se porovnávají na navržených testovacích úlohách, na dvojdimenzionální obdélníkové oblasti bez překážek a jednou vstupní hranou, jednou výstupní hranou a dvěma nepropustnými hranami. V práci se porovnává vliv velikosti časového kroku, prostorového kroku a dynamické viskozity na stabilitu jednotlivých schémat.
  • Thumbnail Image
    Item
    Návrh modelu transportu škodlivin v atmosféře
    (Technická Univerzita v Liberci, 2006) Novotná, Šárka; Šembera, Jan
    Práce se zabývá numerickým řešením konvekčního transportu kontaminantu v plynu explicitní metodou konečných objemů. Při popisu transportu vychází z rovnice kontinuity. Na její integrální tvar je aplikovaná metoda konečných objemů používající kontrolní objemy ve tvaru čtverce. Hodnoty hustoty a koncentrace v oblasti jsou nahrazeny průměrnými hodnotami v kontrolních objemech, k vyjádření toků přes stěny objemů je použita upwind metoda. Rychlost proudového pole je převzata z výpočtu modelu proudění řešeného metodou konečných diferencí. Model byl implementován v programovacím jazyce C. Testovací úlohy byly zaměřeny na posouzení vlivu numerické difúze v pravidelné čtvercové síti. Numerická difúze je chyba numerického řešení konvekčního transportu vznikající při použití upwind schématu. Při 1D úlohách lze její vliv vyjádřit jako řešení difúzní rovnice. Ve 2D vyjádřit chybu numerické difúze přímo difúzní rovnicí nelze. V této práci je však tato chyba analyzovaná za předpokladu, že určitá analogie mezi popisem rozptylu kontaminantu způsobeného numerickou a molekulární difúzí při 2D transportu existuje. Na jejím základě jsou pak z výsledků řešení konvekčního transportu vypočteného modelem spočítány koeficienty vyjadřující vliv numerické difúze ve směrech určených pravidelnou prostorovou diskretizací a jejich velikost je posuzována v závislosti na velikosti časového kroku a směru rychlosti proudění.
  • Thumbnail Image
    Item
    Porovnání simulace transportně-reakčních experimentů dvěma softwary
    (Technická Univerzita v Liberci, 2014) Tomáš, Miroslav; Šembera, Jan
    Tato práce se zaměřuje na tvorbu a porovnání modelů proudění v kombinovaném horninovém prostředí v simulačních programech. Důvod výběru tohoto tématu je přiblížení a bližší pochopení procesů, které nastávají při podzemním proudění v plně saturované zóně, a také na použití numerických postupů při jejich realizaci. Na začátku práce jsou nejprve popsány fyzikální principy a veličiny, které mají souvislost s modelovanými jevy. Dále jsou pak okrajově popsány numerické metody. Následuje popis použitých softwarů. Za kapitolou o programech je charakteristika zadání. V hlavní části se pak zaměřuje na vstupy a výstupy ze simulací. Výsledky simulací jsou pak porovnány mezi sebou.
  • Thumbnail Image
    Item
    Simulace chemických reakcí v kolonovém experimentu
    (Technická Univerzita v Liberci, 2013-12-20) Žabka, Vratislav; Šembera, Jan
    Zpráva popisuje úpravy programu pro výpočet jednodimenzionálního modelu transportu látek v horninovém prostředí a chemických reakcí mezi nimi, který byl vytvořen Martinem Vitoušem. Ten vyšel z modelu vytvořeného Ing. Vladimírem Wasserbauerem, CSc. v podniku DIAMO, s. p., o. z. TÚU, Stráž pod Ralskem a z pokusů provedených Ing. Ladislavem Gombosem tamtéž. V úvodu práce jsou popsány úpravy a změny provedené v programu s cílem přiblížit se reálné podstatě kolonového experimentu. V dalších kapitolách popisujeme práci na procesu zahrnutí výpočtů termodynamické rovnováhy do modelu transportu pomocí sady geochemických programů Geochemist{\crq}s Workbench. Dále navrhujeme několik metod začlenění výpočtu termodynamické rovnováhy do samotného transportu a v závěru navzájem srovnáváme výsledky těchto metod z hlediska přesnosti a časové náročnosti.
  • Thumbnail Image
    Item
    Simulace geochemických interakcí v žule
    (Technická Univerzita v Liberci, 2013-12-20) Bruský, Ivan; Šembera, Jan
    V této práci modelujeme protékání vodného roztoku horninou. Zaměřujeme se na chemické interakce mezi vodou a horninou. Naše snaha je motivována tím, že chceme umět předvídat vývoj chemického složení podzemní vody po různých antropogenních činnostech. V první kapitole zavádíme reakční a transportní části modelu. Ty ve své stavbě navazují na mé předchozí práce. Druhá kapitola je věnovaná softwarům, ve kterých zavedený model simulujeme. Jsou to: komerční softwarový balík The Geochemist?s Workbench a software vyvinutý na Technické univerzitě v Liberci Semchem. Ve třetí kapitole porovnáváme nový model s předchozími modely, porovnáváme i výstupy z nového modelu s výstupy z předchozích jednodušších modelů. Čtvrtá kapitola obsahuje citlivostní analýzu nového modelu na vybrané prvky modelu. V páté kapitole aplikujeme náš model na reálnou lokalitu, což přinese změny v reakční části modelu. Dále porovnáváme výsledky simulací s naměřenými hodnotami a je zhodnocena jejich shoda.
  • Thumbnail Image
    Item
    Srovnání modelu transportních a chemických procesů v horninovém prostředí s experimentálními daty
    (Technická Univerzita v Liberci, 2007) Vitouš, Martin; Šembera, Jan
    Tato zpráva teoreticky popisuje jednodimenzionální model transportu látek v horninovém prostředí a chemických reakcí mezi nimi. Vychází z modelu vytvořeného Ing. Vladimírem Wasserbauerem, CSc. v podniku DIAMO, s. p., o. z. TÚU, Stráž pod Ralskem a z pokusů provedených Ing. Ladislavem Gombosem tamtéž. Celá zpráva je rozdělena do pěti kapitol. V první z nich je popsán matematickofyzikální model transportu, ve kterém je zahrnuta advekce a trojí porozita. Také je zde uvedeno určování stádia chemické reakce. Ve druhé kapitole je popsána diskretizace matematicko-fyzikálního modelu pomocí metody sítí do tvaru, který je vhodný pro použití ve výpočetní technice. Ve třetí kapitole je popsán výpočet chemického složení výstupního roztoku. Jsou k tomu použity čtyři různé metody Phreeqc, Míchání bez korekce, Míchání s korekcí a Kinetika. Ve čtvrté kapitole je popsán algoritmus programu Transport, který implementuje předchozí teoretické poznatky. Také je zde jakási uživatelská příručka popisující základní ovládání programu. V poslední páté kapitole je popsána metodika kalibrace programu Transport pro používané kolony. Je zde podrobně rozebrána kalibrace na jedné z kolon a uvedeny výsledky kalibrace na ostatních kolonách.
  • Thumbnail Image
    Item
    Tvorba nástroje pro počítačovou podporu analýzy citlivosti hydrogeologických modelů
    (Technická Univerzita v Liberci, 2014) Müller, David; Šembera, Jan
    Bakalářská práce se zabývá tvorbou nástroje pro počítačovou podporu analýzy citlivosti hydrogeologických modelů. Cílem je vytvořit funkční software, který dokáže analyzovat hydrogeologické modely a vyhodnotit jejich citlivost na některé z vnějších či vnitřních vlivů, jež na model působí. K výpočtům dějů, které v hydrogeologických modelech probíhají, zejména proudění vody a transportu hornin, je využíván software FEFLOW. Dále se práce zabývá uvedením do problematiky citlivostí a reálným řešením vývoje programu. Dokument je rozdělen do tří hlavních částí. První část je teoretická a týká se uvedení do tématu práce. Jsou zde vysvětleny pojmy důležité pro její pochopení a rozebrána problematika různých typů citlivostí. Dále tato kapitola nastiňuje tvorbu hydrogeologického modelu. Druhá část práce pojednává o vlastním vývoji a tvorbě programu, který je hlavním cílem práce. Poslední část se věnuje testování výsledné aplikace, popisu modelu, který byl užit pro testování a vysvětluje možnou interpretaci zjištěných dat.
  • Thumbnail Image
    Item
    Tvorba nástroje pro počítačovou podporu volby srovnávacích kritérií pro kalibraci parametrů modelu interakce vody s horninou
    (Technická Univerzita v Liberci, 2014) Štrajt, Michal; Šembera, Jan
    Cílem práce je navrhnout a vytvořit nástroj, který umožní jeho uživateli lépe zohlednit informace o přesnosti měření při přípravě a kalibraci geochemického modelu. Nástroj by měl jako vstup brát model, který je připravený na automatickou kalibraci jeho parametrů. Výstupem nástroje jsou pak informace o přesnosti jednotlivých měření. Nástroj přečte soubor, ve kterém je zapsán model a získá z něj informace o měřeních. Umožní uživateli rozdělit měření do skupin přesnosti měření, podle jeho uvážení. Poté nástroj spustí software pro automatickou kalibraci. Po doběhnutí kalibrace nástroj porovná měřené hodnoty, zapsané v modelu, a simulované hodnoty, získané z výsledků kalibrace. Nástroj vypočítá měřením nové váhy tak, aby bylo docíleno stejné, co nejmenší, relativní odchylky mezi jednotlivými měřeními. Tyto váhy se pak dosadí do modelu a ovlivní další spuštěnou kalibraci. Tento proces probíhá iteračně. Podle tohoto postupu byl vytvořen nástroj, který podává informace o přesnosti jednotlivých měření a umožňuje porovnání jednotlivých provedených kalibrací. Tyto výsledky jsou důležité pro pochopení modelovaného děje.
  • Thumbnail Image
    Item