Modelowanie zawartości azotu w glebie w warunkach różnych upraw rolniczych

The paper presents a mathematical model of nitrogen migration in soil. Nitrogen changes were modeled over a period of 21 months, taking into account the change of the cultivated plants, nitrogen uptake by plants during their growth and depending on soil moisture, fertilization and changing weather conditions. The equation of the mathematical model was solved by the finite difference method. The obtained results were verified with the soil laboratory data. The quantitative compatibility was obtained in the case of the upper layer of soil profile (0-30 cm) and qualitative - for the deeper layer (30-60 cm). The mathematical model allows taking into account many different impacts on the content of Nmin. in the soil. It can be a helpful tool in forecasting its changes and determining the time and level of fertilization. This is of particular importance when the weather conditions undergo radical, long-term changes.W pracy przedstawiono model matematyczny migracji azotu w glebie. Modelowano zmiany azotu w okresie 21 miesięcy, uwzględniając zmianę uprawianych roślin, pobór azotu przez rośliny w trakcie ich wzrostu oraz w zależności od wilgotności gleby, nawożenie i zmienne warunki atmosferyczne. Równanie modelu matematycznego rozwiązano metodą różnic skończonych. Otrzymane wyniki zweryfikowano z danymi badań laboratoryjnych gleby. Uzyskano ilościową zgodność w przypadku górnej warstwy profilu glebowego (0-30 cm) oraz zgodność jakościową dla warstwy głębszej (30-60 cm). Opracowany model matematyczny pozwala uwzględnić wiele różnych oddziaływań na zawartość Nmin. w glebie. Może stanowić pomocne narzędzie w prognozowaniu jego zmian i określeniu czasu oraz poziomu nawożenia. Ma to szczególne znaczenie, gdy warunki pogodowe ulegają radykalnym, długookresowym zmianom

Modelowanie ruchu wody w glebie

This paper presents a mathematical model of water flow in soil. It is based on Richards equation taking into consideration a negative source member which determines water uptake by crops. In the performed calculations, different and varied weather conditions were assumed, which were then applied to differently adopted boundary conditions. In case of precipitation, Dirichlet condition of full saturation of soil with water was assumed for the surface, and Neuman condition was assumed at the lower boundary of calculation area. In drought period, Neuman type condition, in a form of a function, determines water loss through soil surface, and Dirichlet condition determines the pressure of capillary rise. In the model, hydraulic conductivity of soil and suction pressure were made depending on its local moisture level. Soil profiles from an exemplary farm were analysed. Equations of the mathematical model were solved with the finite difference method. Non-stationary problem was solved with an explicit method. Numerical calculations were made with an software program written in FORTRAN compilation language. Results of moisture level variations in soil are presented for various simulated weather conditions. The target model and program developed will be expanded for the needs of the analysis of migration of nitrogen compounds in soil.W pracy przedstawiono model matematyczny ruchu wody w glebie. Został on oparty na równaniu Richardsa przy uwzględnieniu ujemnego członu źródłowego, charakteryzującego pobór wody przez rośliny wybranej uprawy. W przeprowadzonych obliczeniach przyjęto różne i zmienne warunki pogodowe, które przełożone zostały na różnie przyjmowane warunki brzegowe. W przypadku opadów przyjmowano na powierzchni warunek Dirichleta pełnego nasycenia gleby wodą i warunek Neumanna na dolnym brzegu obszaru obliczeniowego. W okresie suszy warunek typu Neumanna w postaci funkcji określa ubytek wody przez powierzchnię gleby, a warunek typu Dirichleta określa ciśnienie podsiąku kapilarnego. W modelu przewodność hydrauliczną gleby i ciśnienie ssące uzależniono od miejscowej jej wilgotności. Do analizy wzięto profile glebowe z przykładowego gospodarstwa rolnego. Równania modelu matematycznego rozwiązano metodą różnic skończonych. Niestacjonarne zagadnienie rozwiązano metodą jawną. Obliczenia numeryczne przeprowadzono w oparciu o autorski program napisany w języku kompilacyjnym FORTRAN. Przedstawiono wyniki obliczeń zmian wilgotności w glebie dla różnych, symulowanych warunków pogodowych. Docelowo opracowany model i program zostanie rozbudowany dla potrzeb analizy migracji związków azotu w glebie

Flow averaging tube geometry improvement for K-factor stability increase

Fluid flow around two-profile averaging differential pressure sensor was investigated in this paper. Research concentrated particularly on fluid movement direction and velocity over the investigated flow sensor. Analysis was conducted experimentally in low velocity wind tunnel. Because of large number of measuring points placed very close to each other, it was decided that velocity profile measurement will be performed by means of fully automated test stand. Due to a recirculation of the stream in the vicinity of the probe tested in the wind tunnel, an original two-direction probe was used. A linear module with a stepper motor formed an integral part of the measurement system. The location of the measuring probe, the possibility of adjusting stream mean velocities and data acquisition was undertaken by means of a dedicated program. The above mentioned investigation method helped to improve the metrological properties of the flowmeter applying non symmetrical probe cross-section forced air stream to be redirected in the desired direction. This modification significantly increased K-factor value and stability of air flow through the contraction of the flowmeter

Analysis of Applicability of Flow Averaging Pitot Tubes in the Areas of Flow Disturbance

The issues connected with the complex design of various facilities, including up-to-date boiler equipment as well as the ways of organizing the space around them, are the reasons why there is often a lack of room for mounting a flowmeter in accordance with the recommendations of manufacturers. In most cases the problem is associated with ensuring sufficient lengths of straight pipe leading into and out of a flowmeter. When this condition cannot be fulfilled, the uncertainty of measurement increases above the value guaranteed by the manufacturer of the flowmeter. This sort of operation problem has encouraged the authors of this paper to undertake research aimed at the analysis of applicability of averaging Pitot tubes in the areas of flow disturbance

Teoretyczna analiza nawadniania gleb o różnych strukturach

This paper reports the results of research into water flow in three various soil types. Soil data were obtained on the basis of a classification by Wösten and van Genuchten [38]. The mathematical model of water flow in soil was formulated using Richards’ equation. The data for hydraulic conductivity and suction pressure of unsaturated soil were obtained using the van Genuchten model. The method of finite difference and an original calculation program were applied to solve equations. The time of water transfer through soil and depth of groundwater enabling water transport to root-zone were studied. These phenomena were examined for different boundary conditions. The unsteady character of irrigation process was analyzed. Water flow in soil following short-term and intense precipitation was one of analyzed problems.W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących przepływu wody w trzech różnych typach gleb. Dane dotyczące badanych gleb uzyskano na podstawie publikacji Wöstena i van Genuchtena [39]. Matematyczny model przepływu wody został sformułowany przy wykorzystaniu równania Richardsa. Dane dla przewodności hydraulicznej oraz ciśnienia ssącego gleby nienasyconej otrzymano wykorzystując model van Genuchtena. W celu rozwiązania równania Richardsa wykorzystano metodę różnic skończonych przy zastosowaniu oryginalnego programu obliczeniowego. Zbadano czas przepływu wody przez glebę oraz głębokość wody gruntowej pozwalających na transport wody do strefy korzeni. Zjawiska te zostały zbadane dla różnych warunków brzegowych. Poddano analizie nieustalony charakter procesu nawadniania. Ponadto jednym z problemów poddanych analizie był przepływ wody w glebie po krótkotrwałych i intensywnych opadach

Laboratory stand for flowmeters tests

W artykule omówiono budowę i zasadę działania zautomatyzowanego stanowiska do badania i wzorcowania przepływomierzy spiętrzających przepływ. Przedstawiono podstawowe elementy wchodzące w skład stanowiska: tunel aerodynamiczny typu otwartego oraz zespół rurociągów o średnicach od 104 do 381 mm wraz z instrumentami pomiarowymi. Stanowisko zarządzane było autorskimi programami pracującymi w środowisku LabView, dzięki którym możliwe było m.in. wyznaczanie charakterystyk współczynnika przepływu K rurek uśredniających ciśnienie dynamiczne w czasie rzeczywistym oraz ich archiwizacja w celu przygotowania charakterystyk metrologicznych. Zamieszczono w pracy analizę niepewności pomiaru rurkami uśredniającymi ciśnienie dynamiczne oraz wykresy współczynnika przepływu dla wybranych średnic rurociągu i porównano je ze sobą. Sformułowano wnioski natury metrologicznej.In this article it was discussed construction and principle of operation of automated measurement stand for testing differential pressure flowmeters. It was shown basic elements of measurement stand: open type wind tunnel and system of pipelines (D=104-381 mm) with measurement instrumentation. This stand was controlled by means of author’s computer programs working in LabView environment. The programs served to observe flow coefficient K in real time and to archive them in order to prepare metrological characteristics. Additionally it was placed metrological uncertainty analysis using two-profile Flow Averaging Tube and its flow coefficient K characteristics for selected diameters of pipeline. Results of measurements was compared to each other for different pipeline diameters. Metrological summary was formulated

Metrological properties and ability applications of self averaged pitot probes and micro - venturi tubes

W pracy przedstawiono rozwiązania konstrukcyjne przepływomierzy piętrzących, w których czujnikami są rurki uśredniające ciśnienie dynamiczne oraz mikrozwężki. Podano przykłady numerycznych badań piętrzących czujników przepływu. Omówiono ich własności metrologiczne i eksploatacyjne. Podano przykłady zastosowań.Constructions of impact flowmeters based on averaged pitot probes and micro - venturi tubes are presented in this paper. Examples of numerical simulations of impact flowmeters are displayed. Metrological and operating properties of these probes are shown. Moreover examples of their applications are given

Influence of typical flow disturbing elements on the flow rate in selected averaging Pitot tubes

Flowmeters with averaging Pitot tubes are becoming more and more common in the industrial practice. It is often the case in long straight sections of channels with large diameters that the conditions regarding the adequately long sections of pipelines before and behind a flowmeter cannot be fulfilled. This is associated with the occurrence of an additional measurement uncertainty with an unknown value. Most of the information regarding this issue can be found for the case of Venturi probes. The amount of data regarding the flow averaging Pitot tubes is also limited. Hence, the decision to undertake the proposed subject. The conducted research made it possible to state recommendations regarding the metrology of testing. The results indicate that it is not only the distance from the flow disturbing element that plays a role but it is also the plane in which the sensor is located that affects the uncertainty of measurements of the flow averaging Pitot tubes

Research on material bulk shape and its movement on the ring-roller mill table

Przedstawiono badania ruchu mieliwa w układzie mielącym młyna rolkowo-misowego w skali 1:4. W badaniach mierzono wysokość warstwy węgla na misie w zakresach zmian parametrów układu mielącego m.in. prędkości obrotowej misy, wysokości pierścienia spiętrzającego oraz strumienia węgla W oparciu o wyznaczone kształty brył mieliwa na misie obliczono średnie prędkości promieniowe mieliwa. Badania uzupełniono o analizę ruchu znaczników dodawanych do strumienia węgla dozowanego na misę, co pozwoliło na wyznaczenie średnich wartości składowych prędkości przemieszczania się wierzchnich warstw mieliwa.This paper is a presentation of tests performed to analyze grinding material movements in a ring-roller milling system in 1:4 scale. Subject to research was the hard coals layer thickness on the mills table depending on the range of the mill parameters changes, i.e. tables rotary velocity, height of the pile-up ring and coal feed stream. Basing on the determined material bulk shapes on the table, average radial velocities of the material could be calculated. The test were then supplemented with an analysis of markers movement added to the coal streams being fed onto the table, which enabled determining average values of velocity components for material surface layers relocation

Analysis of flowing fluid effect on flow averaging tube

This paper presents a mathematical model and results of numerical simulations for a fluid flow around a flow averaging tube. The calculations have been performed using the commercially available FLUENT software. The authors have applied the currently known studies of the models of turbulence and their applicability in certain flow conditions and hence selected the RNG k-epsylon turbulence model including appropriate functions to be used for determination of pressures and velocities at the sites of occurrence of considerable gradients. The distributions of pressures and velocities around a sensor are presented along with pressure distributions, instantaneous and averaged in time, on the measuring tube surface. The paper determines the frequencies of measuring tube free vibrations for one sided and two-sided tube fitting for the tube length in the range 100–1500mm. This analysis has been conducted with the aid of solving equations for free undamped vibrations for specific models. The graphical presentation involves an admissible range of tube lengths with one and two-sided fitting for the specified flowing air velocities