다공성 재료의 투과성

다공성 재료의 물에 대한 투과성은 고체 성분과 기공 공간 사이의 경계 기하학에 따라 달라집니다. 이 함수를 나타내기 위한 코제니 유형의 표현식은 고체의 입자 크기 또는 특정 표면에 기반하고 있으며, 공학적 실천을 위해 포화된 모래에 대해서는 만족스러운 결과를 제공했지만, 다른 경우에는 심각한 실패를 초래할 수 있습니다. 여러 반지름의 모세관 튜브 묶음의 특정 구조에 대한 코제니 유형 표현식을 개발함으로써 우리는 이러한 실패의 원인을 보여줍니다. 이러한 실패는 투과성을 기공 크기 분포와 관련 짓는 것으로 피할 수 있으며, 이는 주요 관심사로, 입자 크기 분포를 결정하는 데 사용되는 방법보다 훨씬 단순한 방법으로 직접 측정할 수 있습니다. 기공 크기 분포는 재료의 수분 특성, 즉 압력 결핍에 대해 플로팅된 수분 함량 곡선을 해석하여 도출됩니다. 모든 가능한 크기의 기공 쌍의 발생 확률 계산에 기반한 간단한 통계 이론과 각 쌍이 투과성에 기여하는 내용을 반영하면, 투과성을 일련의 항의 합으로 표현하는 결과에 이릅니다. 선택한 기공 크기의 상한에서 합계를 중지하면, 선택한 수분 함량에서 투과성을 계산하고 이를 해당 함량의 함수로 플로팅할 수 있습니다. 수분 특성에 의해 지정된 조잡한 배급의 모래를 사용하는 예시가 제시됩니다. 이러한 계산을 확인하기 위해 두 가지 다른 품질의 모래와 슬레이트 먼지 샘플을 사용하여 비포화 재료의 투과성을 실험적으로 결정한 결과를 발표하며, 결과는 계산된 값과 비교됩니다. 일치도가 양호하며, 특히 이 목적을 위해 어렵게 개발된 코제니 공식이 제공하는 것보다 확실히 나은 결과인 것으로 보입니다. 우리의 개념의 한계와 가능한 개선점이 간단히 논의되며, 마지막으로 수분 특성과 투과성을 결합하여 사용하는 방법이 재료에서 수분 함량에 대한 함수로서 물의 확산 계수를 표현하는 결과를 도출하는 방법을 보여줍니다. 이를 통해 원칙적으로 수분 함량 기울기에 따른 물의 이동 경로를 계산할 수 있을 것으로 보입니다. 이러한 계산은 비선형 확산 문제의 만족스러운 해결을 기다리고 있습니다.