Krętość Ośrodków Porowatych - Podejście Algorytmiczne



Krętość Ośrodków Porowatych

Krętość Ośrodków Porowatych - Podejście Algorytmiczne

Od Autora

Opracowanie Krętość ośrodków porowatych – podejście algorytmiczne to zbiór opisów algorytmów stosowanych w badaniach nad ośrodkami porowatymi, a szczególnie strukturami porowatymi składającymi się z prostych elementów geometrycznych: kół, sfer, prostokątów lub prostopadłościanów. Przedstawione algorytmy można podzielić na trzy grupy:

Istotne jest, że znaczna część opisywanego materiału ma charakter autorski. Czasami autorskie są całe algorytmy, czasami tylko ich fragmenty, wynikające np. z modyfikacji lub oryginalnej implementacji algorytmu znanego już wcześniej, a czasami tylko jakieś drobniejsze idee i pomysły, uzupełniające lub rozszerzające zagadnienia wcześniej znane. Jako uzupełnienie pozwalające na lepsze zrozumienie podobieństw, różnic, cech i potencjału nowych koncepcji opisano szczegółowo kilka innych, istniejących już metod wyznaczania krętości. W książce zaprezentowano głównie metody, które autor zaimplementował i samodzielnie przetestował. Wyjątkiem jest tu metoda elementów dyskretnych, która nie służy do obliczania krętości, ale stanowi ważne uzupełnienie warsztatu, oraz metoda objętości skończonych, która – tak jak metoda gazu sieciowego Boltzmanna – może być stosowana do wyznaczania pola prędkości niezbędnego do obliczenia krętości hydraulicznej wykorzystywanej w niektórych rozdziałach do celów porównawczych oraz do działania algorytmu opisanego w ostatnim rozdziale książki.

Materiał zawarty w książce jest przeznaczony głównie dla osób zajmujących się badaniami nad ośrodkami porowatymi i samodzielnie piszących (lub chcących pisać) własne specjalistyczne oprogramowanie. Oprócz tego, książka może być traktowana jako materiał dydaktyczny dla osób uczących się algorytmiki i programowania oraz jako wprowadzenie dla osób pragnących zaznajomić się z najważniejszymi metodami numerycznymi wykorzystywanymi w badaniach nad ośrodkami porowatymi. Wyjaśnia to, dlaczego rozdziały dotyczące metody elementów dyskretnych, metody objętości skończonych oraz metody gazu sieciowego Boltzmanna zawierają krótkie wprowadzenia teoretyczne, wykraczające nieraz poza obszary bezpośrednio związane z tematyką krętości. Wprowadzenia te nie wyczerpują poruszanej w nich tematyki – co i tak byłoby niemożliwe w jednej publikacji – ale mogą stanowić, przynajmniej w opinii autora, dobry punkt wyjścia do głębszego studiowania tych metod. Nie można przewidzieć, czy czytelnikiem książki będzie mechanik, matematyk, informatyk, czy osoba z jeszcze innego obszaru badawczego, dlatego wyjaśniono pewne podstawowe pojęcia z zakresu mechaniki i informatyki.

Opracowanie może być również traktowane jako przykład strategii badawczej, według której, o ile to tylko możliwe, należy tworzyć własną bazę autorskich programów obliczeniowych, logicznie spójnych i możliwych do wykorzystania w dowolnych konfiguracjach. Takie podejście zapewnia dużą elastyczność oraz – co jest szczególnie ważne w działalności naukowej – największy możliwy potencjał rozwojowy. Aspekt ten jest jeszcze wyraźniejszy, jeżeli korzysta się z narzędzi nieobjętych żadnymi, istotnymi z punktu widzenia działalności naukowej, ograniczeniami licencyjnymi. W tym kontekście praca jest kontynuacją i rozszerzeniem podręcznika GNU Fortran z elementami wizualizacji danych wydanego w roku 2008.

Materiał zawarty w publikacji może być także traktowany jako kontynuacja i rozszerzenie monografii Granularne ośrodki porowate wydanej w roku 2016 wspólnie z kilkoma innymi autorami w ramach konferencji „Workshop on Porous Media”. Wyjaśnia to, dlaczego pominięto tu wiele podstawowych kwestii dotyczących ośrodków porowatych.

Spis treści

  1. Wprowadzenie
  2. Losowe struktury porowate
  3. Fizyczne struktury porowate
  4. Reprezentacja geometrii
  5. Algorytm A-Star
  6. Algorytm Wyszukiwania Ścieżki
  7. Algorytm Spaceru Losowego
  8. Algorytm Wodospadu
  9. Metoda Śledzenia Ścieżki
  10. Krętość hydrauliczna (Metoda Objętości Skończonych)
  11. Krętość hydrauliczna (Metoda Gazu Sieciowego Boltzmanna)
  12. Algorytm Linii Prądu
  13. Podsumowanie



http://www.uwm.edu.pl/edu/sobieski