RNDr. Martin Pivokonský, Ph.D.

Podobné dokumenty
Fraktální geometrie. Topologická a fraktální dimenze. Vypracovali: Jiří Thoma Jiří Pelc Jitka Stokučová

Fraktály. Kristina Bártová. Univerzita Karlova v Praze 9.prosince

Fraktály. Ondřej Bouchala, George Dzhanezashvili, Viktor Skoupý

Počítačové zobrazování fraktálních množin. J. Bednář*, J. Fábera**, B. Fürstová*** *Gymnázium Děčín **SPŠ Hronov ***Gymnázium Plasy

Jana Dannhoferová Ústav informatiky, PEF MZLU

Pitná voda: Znečištění zdrojů a technologie úpravy. Martin Pivokonský. Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i., Pod Paťankou 30/5, Praha 6

Agregace v reálných systémech

Základní topologické pojmy:

Fraktály a chaos. Za otce fraktální geometrie je dnes považován Benoit Mandelbrot. Při zkoumání chyb při

Mechanické čištění odpadních vod

Josef Pojar Transitivita znamená, že aplikace transformace na libovolný daný interval I 1 ho roztahuje

VLIV KATIONAKTIVNÍCH POLYELEKTROLYTŮ NA KVALITU A FILTRACI UPRAVENÉ VODY

10. FRAKTÁLY. Cíl Po prostudování této kapitoly budete znát. Výklad Soběpodobnost. 10. Fraktály

Základy chemických technologií

GRADIENT RYCHLOSTI PŘIROZENÝ PROSTŘEDEK PRO ZHUTŇOVÁNÍ TVOŘÍCÍCH SE VLOČEK

Procedurální modelování

Při reálném chromatografickém ději nikdy nedojde k ustavení rovnováhy mezi oběma fázemi První ucelená teorie respektující uvedenou skutečnost byla

4.cvičení Metody stanovení zrnitosti

Jiří Drahoš Ústav chemických procesů AV ČR

Dynamické systémy 4. Deterministický chaos. Ing. Jaroslav Jíra, CSc.

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Fraktální analýza prahovaných a neprahovaných signálů (View+HT) HT 1D

Zahušťování suspenzí v oboru čištění odpadních vod

Autorizovaný software

Fraktalista Benoît Mandelbrot ( ) aneb soběpodobnost a fraktály na scéně. Alena Šolcová FIT ČVUT v Praze

Interní norma č /01 Definice. Geometrické vlastnosti vláken

OBVODY A OBSAHY GEOMETRICKÝCH ÚTVARŮ!Text je pracovní obrázky je potřeba spravit a doplnit!!!

Fraktální geometrie Plasnice,

Vzdělávací obsah vyučovacího předmětu

Aplikace multifraktální geometrie na finančních trzích

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

MATEMATIKA 5. TŘÍDA. C) Tabulky, grafy, diagramy 1 - Tabulky, doplnění řady čísel podle závislosti 2 - Grafy, jízní řády 3 - Magické čtverce

GIS Geografické informační systémy

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

terénu ve 3D nástrojích

Membránové procesy a jejich využití

Vícefázové reaktory. MÍCHÁNÍ ve vsádkových reaktorech

E K O G Y M N Á Z I U M B R N O o.p.s. přidružená škola UNESCO

MECHANIKA HORNIN A ZEMIN

Obrázek 101: Podobné útvary

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

3. FILTRACE. Obecný princip filtrace. Náčrt. vstup. suspenze. filtrační koláč. výstup

ÚV PÍSEK PŘEDPROJEKTOVÁ PŘÍPRAVA

Text úlohy. Která barva nepatří do základních barev prostoru RGB? Vyberte jednu z nabízených možností: a. Černá b. Červená c. Modrá d.

Pružnost a pevnost I

GIS Geografické informační systémy

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Základy fotometrie, využití v klinické biochemii

Přímá úměrnost III

Pedologie pro zahradníky

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

4. Stanovení teplotního součinitele odporu kovů

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

4.Mísení, míchání MÍCHÁNÍ

Užití a zneužití fraktálů

FAKULTA INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

ztrátová odstraňuje zbytečné informace z obrazu. Různé druhy ztrátových kompresních metod se liší podle druhu odstraněných zbytečných informací.

Míchání a homogenizace směsí Míchání je hydrodynamický proces, při kterém je různými způsoby vyvoláván vzájemný pohyb částic míchaného materiálu.

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

ČESKÝ ÚŘAD ZEMĚMĚŘICKÝ A KATASTRÁLNÍ ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD TVORBA ORTOFOT. Ing. Karel Brázdil, CSc

GYMNÁZIUM CHEB SEMINÁRNÍ PRÁCE

Středoškolská technika 2017 PROGRAMY PRO PROSTOROVÉ ZOBRAZOVÁNÍ NĚKTERÝCH TĚLES

POZNATKY Z NAVRHOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ FLOTACE NA ÚPRAVNÁCH VODY

Přehled vhodných metod georeferencování starých map

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Kateřina Hajmová. Průvodce fraktální geometrií. Matematický ústav UK

Příprava suspenze hydraulickým mícháním v úpravnách vod s jednostupňovou separací

Předpokládané znalosti žáka 1. stupeň:

Seminář projektu Rozvoj řešitelských týmů projektů VaV na Technické univerzitě v Liberci. Registrační číslo projektu: CZ.1.07/2.3.00/30.

8. přednáška z předmětu GIS1 Rastrový datový model a mapová algebra

Využití 3D tisku při výrobě fyzikálních pomůcek

Úvodní informace. 17. února 2018

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ L-SYSTÉMY A SYSTÉMY ITEROVANÝCH FUNKCÍ POPIS A REALIZACE V PROSTREDÍ MATLAB


Algoritmizace prostorových úloh

Interakce a stabilita

VLIV PROVOZNÍCH PARAMETRŮ FLOTACE NA SEPARAČNÍ ÚČINNOST ÚPRAVNY VODY MOSTIŠTĚ

ÚČINNOST ODSTRANĚNÍ PŘÍRODNÍCH ORGANICKÝCH LÁTEK PŘI POUŽITÍ HLINITÝCH A ŽELEZITÝCH DESTABILIZAČNÍCH ČINIDEL

10. Analýza částic Velikost částic. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253

GIS Geografické informační systémy

Jednostupňová a dvoustupňová separace

VZOROVÉ PŘÍKLADY Z MATEMATIKY A DOPORUČENÁ LITERATURA pro přípravu k přijímací zkoušce studijnímu oboru Nanotechnologie na VŠB TU Ostrava

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Pohyby HB v některých význačných silových polích

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek ( 2015)

TEMATICKÝ,časový PLÁN vyučovací předmět : matematika ročník: 5. Školní rok_2014/2015 vyučující: Lenka Šťovíčková. Zařazená průřezová témata OSV OSV

Obecný Hookeův zákon a rovinná napjatost

OPTIMALIZACE AGREGAČNÍHO MÍCHÁNÍ RNDr. Bohumír Halámek TZÚV-Brno

Tematický plán pro školní rok 2015/16 Předmět: Matematika Vyučující: Mgr. Marta Klimecká Týdenní dotace hodin: 5 hodin Ročník: třetí

MATEMATIKA V MEDICÍNĚ

souřadnice středu vybraného území (S-JTSK): X = , Y = katastrální území: Čekanice u Tábora obec: Tábor Jihočeský kraj

Ludolfovo číslo přepočítá z diskrétního do Euklidova prostoru - 1

x 2 = a 2 + tv 2 tedy (a 1, a 2 ) T + [(v 1, v 2 )] T A + V Příklad. U = R n neprázdná množina řešení soustavy Ax = b.

1141 HYA (Hydraulika)

VYUŽITÍ VZNÁŠENÉ VRSTVY ZRNITÉHO MATERIÁLU PŘI ÚPRAVĚ PITNÉ VODY

Teoretická elektrotechnika - vybrané statě

Univerzita Pardubice Fakulta ekonomicko-správní. Teorie chaosu v ekonomických modelech. Jindřich Röhrich

Matematika. Vlastnosti početních operací s přirozenými čísly

Detekce interakčních sil v proudu vozidel

Transkript:

Jak souvisí fraktální geometrie částic s vodou, kterou pijeme? RNDr. Martin Pivokonský, Ph.D. Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i., Pod Paťankou 30/5, 166 12 Praha 6 Tel.: 233 109 068 E-mail: pivo@ih.cas.cz Martin Pivokonský 5.4. 2014

Obsah přednášky: 1) Co je fraktál, fraktální dimenze? 2) Principy úpravy vody. 3) Částice (agregáty) vznikající při úpravě vody a jejich vlastnosti. 4) Využití fraktální analýzy pro popis vlastností agregátů. 5) Výsledky a důsledky. Martin Pivokonský 5.4. 2014 2

1) Co je fraktál, fraktální dimenze? fraktál (lat. fractus rozbitý) - Benoît B. Mandelbrot 1975 - nejednoznačná definice = geometrický objekt s následujícími vlastnostmi: -soběpodobnost pokud daný útvar pozorujeme v jakémkoliv měřítku či rozlišení, pozorujeme stále opakující se určitý charakteristický motiv - na první pohled velmi složitý tvar, generován opakovaným použitím jednoduchých pravidel Martin Pivokonský 5.4. 2014 3

1) Co je fraktál, fraktální dimenze? Sierpinského trojúhelník Kochova vločka Mandelbrotova množina Martin Pivokonský 5.4. 2014 4

1) Co je fraktál, fraktální dimenze? přírodní fraktály Martin Pivokonský 5.4. 2014 5

1) Co je fraktál, fraktální dimenze? Jiná definice fraktálu: = množina, jejíž Hausdorffova dimenze je větší než dimenze topologická topologická dimenze D T - celočíselná, určuje klasický geometrický rozměr, např. bod: D T = 0, přímka: D T = 1, čtverec: D T = 2 a krychle: D T = 3 fraktální dimenze D H (Hausdorffova, Hausdorff-Besicovitchova) - nemusí být celočíselná - je úměrná míře nepravidelnosti objektu, obsahuje informaci o tvaru - vyjadřuje, do jaké míry se útvar liší od klasického euklidovského útvaru, který má topologickou dimenzi celočíselnou Martin Pivokonský 5.4. 2014 6

1) Co je fraktál, fraktální dimenze? Sierpinského kob berec D T = 1 ; D H = 1,2619 Mandelbrotova množina krychle D T = 3 ; D H = 3 => není fraktál Kochova křivka D T = 1 ; D H = 2 ; D H > D T => je fraktál D T = 1 ; D H = 1,2619 Martin Pivokonský 5.4. 2014 7

2) Principy úpravy vody základní schéma technologie úpravy vody z povrchových zdrojů adsorpce, membránové procesy!!! v závislosti na kvalitě surové vody mohou být některé technologické prvky vynechány Martin Pivokonský 5.4. 2014 8

2) Principy úpravy vody Tvorba suspenze = vznik agregátů (větších částic, vloček) = klíčový proces nejčastěji dosahována mícháním probíhají procesy: destabilizace = snížení odpudivých, popřípadě zvýšení přitažlivých sil mezi částicemi nečistot pomocí destabilizačního činidla agregace = spojování malých částic (činidla a nečistot) do větších agregátů Martin Pivokonský 5.4. 2014 9

2) Principy úpravy vody flokulační kanál Realizace míchání hydraulicky děrované stěny Martin Pivokonský 5.4. 2014 10

2) Principy úpravy vody Realizace míchání mechanicky pádlová míchadla Martin Pivokonský 5.4. 2014 11

2) Principy úpravy vody Intenzita míchání charakterizována pomocí středního gradientu rychlosti G hydraulické p p G = η t mechanické P G = Vη δu τ =η δyy gradient rychlosti zásadně ovlivňuje vlastnosti vznikající suspenze (agregátů) Martin Pivokonský 5.4. 2014 12

3) Částice vznikající při úpravě vody a jejich vlastnosti velikost, velikostní distribuce struktura, porozita, hustota tvar, pravidelnost sedimentační rychlost Martin Pivokonský 5.4. 2014 13

3) Částice vznikající při úpravě vody a jejich vlastnosti podmínky tvorby agregátů (míchání) vliv na vlastnosti agregátů vliv na separaci agregátů vliv na výslednou kvalitu pitné vody Martin Pivokonský 5.4. 2014 14

4) Využití fraktální analýzy pro popis vlastností agregátů Vločky (agregáty) fraktální struktura = nepravidelné, porézní tvary složené ze stejných opakujících se jednotek (destabilizovaných částic nebo primárních agregátů) Hmotnost agregátu Usazovací rychlost agregátu Efektivní hustota agregátu Porozita agregátu M ( r) ρ Počet primárních částic v agregátu r D f u S r ef (1 ε ) r r D f D f D f 3 1 3 N ( r) r D f r charakteristický rozměr agregátu D f fraktální dimenze Martin Pivokonský 5.4. 2014 15

4) Využití fraktální analýzy pro popis vlastností agregátů A) Obrazová analýza pořízení snímků převod na stupně šedé, prahování - určení plochy A a obvodu P všech agregátů na snímku - určení počtu a velikostní distribuce agregátů Martin Pivokonský 5.4. 2014 16

4) Využití fraktální analýzy pro popis vlastností agregátů B) Fraktální analýza - výpočet fraktálních dimenzíd 2 a D pf (perimeter based) D 2 A d A P 2/ D pf D 2, pf, D 1, 2 - charakteristika struktury agregátů D 2 kompaktnost (hustota, porozita, vnitřní struktura) D pf nepravidelnost (tvar, členitost povrchu) Martin Pivokonský 5.4. 2014 17

4) Využití fraktální analýzy pro popis vlastností agregátů B) Fraktální analýza Určení D pf : Stanovení plochy a obvodu všech agregátů na jednom snímku, vynesení do grafu, směrnice přímky v logaritmických souřadnicích = fraktální dimenze Martin Pivokonský 5.4. 2014 18

4) Využití fraktální analýzy pro popis vlastností agregátů B) Fraktální analýza D 2 kompaktnost D pf nepravidelnost Martin Pivokonský 5.4. 2014 19

5) Výsledky a důsledky Vliv gradientu rychlosti na vlastnosti agregátů G velikost PSD D 2 D pf menší více méně porézní, více agregáty homogenní více kompaktní pravidelné suspenze agregáty agregáty Martin Pivokonský 5.4. 2014 20

5) Výsledky a důsledky a) Ovlivňují vlastnosti (velikost, struktura, hustota) agregátů vznikajících při úpravě vody kvalitu pitné vody? b) Je možné ovlivňovat tyto vlastnosti v průběhu procesu úpravy vody? c) Je možné na popisu vlastností agregátů řídit proces úpravy vody? Odpovězte sami :-) Martin Pivokonský 5.4. 2014 21

Děkuji za pozornost RNDr. Martin Pivokonský, Ph.D. Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i., Pod Paťankou 30/5, 166 12 Praha 6 Tel.: 233 109 068 E-mail: pivo@ih.cas.cz Martin Pivokonský 5.4. 2014