Influence of multiphase microstructure and rheology on the dynamics of bubble growth and release from viscoelastic soft sediments

多相微观结构和流变学对粘弹性软沉积物气泡生长和释放动力学的影响

基本信息

  • 批准号:
    2438652
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The growth, retention and release of trapped gas within soft sediments is critically important in many natural and engineered systems; from methane formation within the muddy beds of aquatic reservoirs and wastewater sludges to safety concerns from hydrogen gas release in corroded legacy nuclear wastes. This project will seek to significantly enhance our knowledge of these systems, by examining the mechanisms of bubble growth and release in viscoelastic sediments. In particular, we will focus on characterising the interplay between sediment microstructure (e.g. porosity) and fluid rheology on the dynamics of initial single bubble growth, secondary formation of interconnected bubble networks and the resulting influence on continuous gaseous release. The project will combine state-of-the-art x-ray CT measurements and visual data analysis with Lattice-Boltzmann and Monte Carlo techniques to simulate gas flow through porous networks (e.g. see Figure) as well as analytical modelling to link sediment rheology to bubble growth dynamics. The project is a collaboration with Sellafield, the U.Ks largest nuclear operator, with outcomes transferrable across natural sedimentology, particle engineering and complex fluid sciences.
软沉积物中截留气体的生长、保留和释放对于许多自然和工程系统至关重要;从水库泥浆床和废水污泥中甲烷的形成,到腐蚀遗留核废料中氢气释放的安全问题。该项目将通过研究粘弹性沉积物中气泡生长和释放的机制,寻求显着增强我们对这些系统的了解。特别是,我们将重点关注沉积物微观结构(例如孔隙度)和流体流变学之间的相互作用,对初始单个气泡生长的动力学、互连气泡网络的二次形成以及对连续气体释放的影响。该项目将把最先进的 X 射线 CT 测量和视觉数据分析与格子-玻尔兹曼和蒙特卡罗技术相结合,以模拟通过多孔网络的气体流动(如图所示),以及将沉积物流变学与气泡生长动态。该项目是与英国最大的核运营商塞拉菲尔德合作的,其成果可在自然沉积学、颗粒工程和复杂流体科学领域进行转移。

项目成果

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