Project

Het ontrafelen van niet-constante vloeistofstromingen in poreuze materialen met behulp van 3D X-stralen micro-velocimetrie

Acroniem
FLOWSCOPY
Code
41J07823
Looptijd
01-12-2023 → 30-11-2028
Financiering
Europese middelen: kaderprogramma
Onderzoeksdisciplines
  • Natural sciences
    • Fluid physics and dynamics
    • Hydrogeology
  • Engineering and technology
    • (Multiphase) flow
    • Rheology
Trefwoorden
vloeistofstroming in poreuze materialen X-stralen microtomografie Beeldvorming op porie-schaal Meerschalige porienetwerkmodellen
Overige informatie
 
Projectomschrijving

Modellen van vloeistofstromingen in poreuze materialen schieten vaak tekort omdat ze er niet in slagen de effecten van de raadselachtige onderliggende microscopische dynamica te vatten. Deze stromingen komen veel voor: voorbeelden variëren van grondwaterstroming en H2-opslag in ondergronds gesteente tot waterafvoer in brandstofcellen. De fluctuerende, microscopische dynamica is momenteel slecht begrepen omdat deze tot nu toe ontoegankelijk was in de labyrint-achtige 3D poriegeometrieën, aangezien de meeste poreuze materialen ondoorzichtig zijn voor optisch licht. In FLOWSCOPY zal ik een paradigmaverschuiving veroorzaken door dit zichtbaar te maken, waardoor het mogelijk wordt om niet-constante 3D-stromingen in ondoorzichtige poreuze materialen te meten. Ten eerste zal ik de inspectie van stromingsvelden in al hun complexiteit op µm-schaal mogelijk maken door een methode te ontwikkelen waarmee tracerdeeltjes die door de poriën stromen gevolgd kunnen worden met 3D röntgenbeeldvorming. Om de vereiste opnamesnelheid te bereiken - tot 1000 keer sneller dan de huidige methoden - zal de nieuwe benadering de tracerlocaties zoeken in elk van de vele radiografieën die normaal gesproken één enkel tomografisch tijdframe vormen. Daarna zal ik het opschalingsprobleem aanpakken en de eerste methode ontwikkelen die uitgemiddelde stromingsvelden kan meten op een glijdende schaal van nano- tot centimeters. Ten slotte zal ik de transformatieve mogelijkheden van de methoden toepassen op twee relevante problemen in wat misschien wel de meest complexe poreuze media zijn: geologische materialen. Ten eerste zal ik onderzoeken hoe twee vloeistoffen, zoals water en H2, elkaar verdringen in poreus gesteente, waardoor ik capillaire fluctuaties die afwijken van de huidige modellen zal kunnen uitleggen. Ten tweede zal ik stromingen van visco-elastische vloeistoffen ontrafelen, die bijvoorbeeld gebruikt worden om vervuilde sedimenten te spoelen. Deze vloeistoffen vertonen een slecht begrepen overgang van stabiele naar chaotische dynamica. Daarnaast zullen de nieuwe technieken toepasbaar zijn op een breed scala aan natuurlijke en kunstmatige microstructuren, van aders tot bouwmaterialen.

 
Disclaimer
Funded by the European Union. Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or the European Research Council Executive Agency (ERCEA). Neither the European Union nor the authority can be held responsible for them.