Soft Matter and Complex Systems Seminar
2006/2007 | 2007/2008 | 2008/2009 | 2009/2010 | 2010/2011 | 2011/2012 | 2012/2013 | 2013/2014 | 2014/2015 | 2015/2016 | 2016/2017 | 2017/2018 | 2018/2019 | 2019/2020 | 2020/2021 | 2021/2022 | 2022/2023 | 2023/2024
2014-02-28 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30 
Agnieszka Budek (IFT UW)Viscous fingering patterns in rectangular grid geometry
I study experimentally and numerically two-phase flow in a rectangularnetwork of microfluidic channels. If the pressure gradient is orientedalong the lattice, growth of long and thin dendrites (’thin fingers’)is promoted.The dynamics of thin finger growth is of interest due to theirappearance in a variety of other pattern forming systems, such as thegrowth of dendrites in electrochemical deposition experiments,channeling in dissolving rocks or side-branches growth in crystallization. Due to their simplicity, thin finger models are also attractive for theoreticalanalysis.
A characteristic feature of these systems is a strong competitionbetween the fingers which is a reflection of Saffman-Taylor instabilityacting in a nonlinear regime. Surprisingly, the case of miscible fluidsturns out to be different, with the competition between the fingers hindered due to the strong lateral currents of the displaced fluid, which eventuallycut off the heads of the advancing fingers, thus preventing theirfurther growth. The heads continue to move through the system, preserving their shapes, thus forming the ’miscible droplets’. In immisciblecase this process is hindered by the presence of the surface tension.A detailed analysis of this phenomenon is given with a particular emphasis on the scaling properties of the system.
A characteristic feature of these systems is a strong competitionbetween the fingers which is a reflection of Saffman-Taylor instabilityacting in a nonlinear regime. Surprisingly, the case of miscible fluidsturns out to be different, with the competition between the fingers hindered due to the strong lateral currents of the displaced fluid, which eventuallycut off the heads of the advancing fingers, thus preventing theirfurther growth. The heads continue to move through the system, preserving their shapes, thus forming the ’miscible droplets’. In immisciblecase this process is hindered by the presence of the surface tension.A detailed analysis of this phenomenon is given with a particular emphasis on the scaling properties of the system.
I study experimentally and numerically two-phase flow in a rectangularnetwork of microfluidic channels. If the pressure gradient is orientedalong the lattice, growth of long and thin dendrites (’thin fingers’)is promoted.The dynamics of thin finger growth is of interest due to theirappearance in a variety of other pattern forming systems, such as thegrowth of dendrites in electrochemical deposition experiments,channeling in dissolving rocks or side-branches growth in crystallization. Due to their simplicity, thin finger models are also attractive for theoreticalanalysis.
A characteristic feature of these systems is a strong competitionbetween the fingers which is a reflection of Saffman-Taylor instabilityacting in a nonlinear regime. Surprisingly, the case of miscible fluidsturns out to be different, with the competition between the fingers hindered due to the strong lateral currents of the displaced fluid, which eventuallycut off the heads of the advancing fingers, thus preventing theirfurther growth. The heads continue to move through the system, preserving their shapes, thus forming the ’miscible droplets’. In immisciblecase this process is hindered by the presence of the surface tension.A detailed analysis of this phenomenon is given with a particular emphasis on the scaling properties of the system.
2014-01-24 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
dr Marek Dudyński (IFT UW, MIM UW)Własności spektralne zlinearyzowanego operatora Boltzmanna w Lp
Pokazujemy, że spektrum zlinearyzowanego operatora Boltzmanna w Lp zarówno dla przypadku jednorodnego przestrzennie jak i niejednorodnego nie zależy od p dla operatorów odpowiadających twardym oddziaływaniom z odcięciem typu Grada. Analizujemy związek widma operatora Boltzmanna z własnościami półgrupy generującej rozwiązania zlinearyzowanego równania Boltzmanna. Pozwala to analizować tempo zaniku zaburzeń blisko stanu równowagi i ich strukturę dla dostatecznie dużych czasów.
2014-01-17 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
Paweł Kondratiuk (IFT UW)Stationary reaction fronts in precipitation-dissolution systems with precipitation-limited dynamics
Coupled precipitation-dissolution processes are ubiquitous in hydrogeochemical systems which are out ofchemical equilibrium. However, as already remarked by Ortoleva et al. [1], the precipitation front will in generalmove with a velocity different from that of a dissolution front; thus the distance between them will increase intime. However, there are a number of systems where the both fronts appear to move with the same velocity. Oneexample might be the terra rossa formation process. According to some geological theories [2] this kaolinite-dominated soil grows when kaolinite precipitation produces hydrogen ions that dissolve the underlying calcite-dominated bedrock. In the case of terra rossa the velocities of the dissolution and precipitation front agree to within 1%, which does not seem accidental. We propose a simple model system, which attempts to mimic such a growth process and discuss possible mechanisms of the apparent reaction fronts synchronization. Then we study their further implications for the dynamics of the system.
[1] P. Ortoleva et al., Physica D: 19, 334 (1986).
[2] E. Merino and A. Banjerjee, J. Geol., 116, 62 (2008).
[1] P. Ortoleva et al., Physica D: 19, 334 (1986).
[2] E. Merino and A. Banjerjee, J. Geol., 116, 62 (2008).
Coupled precipitation-dissolution processes are ubiquitous in hydrogeochemical systems which are out ofchemical equilibrium. However, as already remarked by Ortoleva et al. [1], the precipitation front will in generalmove with a velocity different from that of a dissolution front; thus the distance between them will increase intime. However, there are a number of systems where the both fronts appear to move with the same velocity. Oneexample might be the terra rossa formation process. According to some geological theories [2] this kaolinite-dominated soil grows when kaolinite precipitation produces hydrogen ions that dissolve the underlying calcite-dominated bedrock. In the case of terra rossa the velocities of the dissolution and precipitation front agree to within 1%, which does not seem accidental. We propose a simple model system, which attempts to mimic such a growth process and discuss possible mechanisms of the apparent reaction fronts synchronization. Then we study their further implications for the dynamics of the system.
[1] P. Ortoleva et al., Physica D: 19, 334 (1986).
[2] E. Merino and A. Banjerjee, J. Geol., 116, 62 (2008).
2014-01-10 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
mgr Michał Pecelerowicz (IFT UW)Efektywny opis oddziaływań palców lepkości w układzie sieci mikrokanałów, cz. II
Na seminarium przedstawię wyniki eksperymentu formowania się palców lepkości w prostokątnej sieci mikrokanałów, będącej prostym modelem materiału porowatego. W zależności od geometrii w układzie tym zaobserwować można różne typyspontanicznie tworzących się palców lepkości - szerokie dendryty pokrywające wiele sąsiednich linii kanałów lub cienkie igły zajmujące tylko jedną linię. W czasie wzrostu dendryty oddziałują ze sobą, konkurując o dostępny przepływ.
Następnie przedstawię efektywny opis dynamiki tworzących się w tym układzie struktur, w którym modelowane są one za pomocą cienkich igieł oddziałujących poprzez pole ciśnienia, rosnących tylko na swoich końcach. Ze względu na kwazi-dwuwymiarową geometrię układu, opis ten może być zrealizowany z wykorzystaniem technik przekształceń konforemnych, co pozwala na redukcję skomplikowanego problemu przepływu dwufazowego do prostszego problemu oddziaływania linii na płaszczyźnie zespolonej. Opis ten umożliwia uchwycenie kluczowych zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach, wszczególności pozwala przewidzieć końcową strukturę tworzących się dendrytów
Następnie przedstawię efektywny opis dynamiki tworzących się w tym układzie struktur, w którym modelowane są one za pomocą cienkich igieł oddziałujących poprzez pole ciśnienia, rosnących tylko na swoich końcach. Ze względu na kwazi-dwuwymiarową geometrię układu, opis ten może być zrealizowany z wykorzystaniem technik przekształceń konforemnych, co pozwala na redukcję skomplikowanego problemu przepływu dwufazowego do prostszego problemu oddziaływania linii na płaszczyźnie zespolonej. Opis ten umożliwia uchwycenie kluczowych zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach, wszczególności pozwala przewidzieć końcową strukturę tworzących się dendrytów
2013-12-20 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
Michał Pecelerowicz (IFT UW)Efektywny opis oddziaływań palców lepkości w układzie sieci mikrokanałów
Na seminarium przedstawię wyniki eksperymentu formowania się palców lepkości w prostokątnej sieci mikrokanałów, będącej prostym modelem materiału porowatego. W zależności od geometrii w układzie tym zaobserwować można różne typy spontanicznie tworzących się palców lepkości - szerokie dendryty pokrywające wiele sąsiednich linii kanałów lub cienkie igły zajmujące tylko jedną linię. W czasie wzrostu dendryty oddziałują ze sobą, konkurując o dostępny przepływ.
Następnie przedstawię efektywny opis dynamiki tworzących się w tym układzie struktur, w którym modelowane są one za pomocą cienkich igieł oddziałujących poprzez pole ciśnienia, rosnących tylko na swoich końcach. Ze względu na kwazi-dwuwymiarową geometrię układu, opis ten może być zrealizowany z wykorzystaniem technik przekształceń konforemnych, co pozwala na redukcję skomplikowanego problemu przepływu dwufazowego do prostszego problemu oddziaływania linii na płaszczyźnie zespolonej. Opis ten umożliwia uchwycenie kluczowych zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach, w szczególności pozwala przewidzieć końcową strukturę tworzących się dendrytów.
Następnie przedstawię efektywny opis dynamiki tworzących się w tym układzie struktur, w którym modelowane są one za pomocą cienkich igieł oddziałujących poprzez pole ciśnienia, rosnących tylko na swoich końcach. Ze względu na kwazi-dwuwymiarową geometrię układu, opis ten może być zrealizowany z wykorzystaniem technik przekształceń konforemnych, co pozwala na redukcję skomplikowanego problemu przepływu dwufazowego do prostszego problemu oddziaływania linii na płaszczyźnie zespolonej. Opis ten umożliwia uchwycenie kluczowych zjawisk obserwowanych w rzeczywistych układach, w szczególności pozwala przewidzieć końcową strukturę tworzących się dendrytów.
2013-12-06 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
mgr Michał Oszmaniec (Centrum Fizyki Teoretycznej PAN)Wprowadzenie do teorii koncentracji miary
Teoria koncentracji miary jest pięknym i potężnym narzędziem do badania wysoko wymiarowych układów probabilistycznych. Została ona rozwinięta w końcówce XX wieku przez m.i. Mikhaila Gromova, Vitali Milmana i Michela Talaganda. W swoim wystąpieniu przedstawię jej najważniejsze pojęcia i wyniki. Zacznę od omówienia zjawiska koncentracji miary na N wymiarowej sferze. Następnie przedstawię ogólne wyniki dotyczące rozmaitości Riemannowskich. W ostatniej części wystąpienia skupię się na zastosowaniach teorii koncentracji miary w kwantowej mechanice statystycznej i kwantowej teorii informacji.
2013-11-22 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
dr Tomasz Kalwarczyk (Instytut Chemii Fizycznej PAN)Rozmiar ma znaczenie czyli ruch w płynach złożonych
Przeprowadziliśmy pomiary współczynników dyfuzji oraz mobilności elektroforetycznej w roztworach polimerowych oraz w roztworach micelarnych. Następnie, porównaliśmy odwrotność otrzymanych wartości z lepkością tychże płynów. Zaobserwowaliśmy wykładniczą zależność lepkości efektywnie odczuwanej przez poruszający się próbnik od skali długości związanej z promieniem hydrodynamicznym, r, badanego próbnika. Na tej podstawie zaproponowaliśmy fenomenologiczne równanie opisujące zależność efektywnej lepkości w funkcji r. Oprócz skali długości związanej z r, nasze równanie zależy od dwóch skal długości opisujących dany płyn złożony. Są to promień hydrodynamiczny R obiektów tworzących płyn złożony (kłębków polimerowych lub micel), oraz tzw. długość korelacji ξ. Zaproponowane równanie opisuje efektywne lepkości różnego rodzaju płynów złożonych, np.: roztwory polimerów, roztwory micelarne, roztwory koloidalne, a w końcu cytoplazma żywych komórek. Wykorzystując dostępne dane literaturowe dotyczące dyfuzji w cytoplazmie bakterii E. coli, oraz nasze równanie skalujące lepkość w funkcji r, stworzyliśmy krzywą referencyjną dla dyfuzji w bakterii E. coli. Na tej podstawie przewidzieliśmy współczynniki dyfuzji dla wszystkich białek z proteomu E. coli.
2013-11-15 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
prof. dr hab. Ryszard Błażejewski (Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu)Sedymentacja aglomeratów cząstek ciała stałego w reżimie lepkościowym
Omówiono krótko ważniejsze prace dotyczące prędkości opadania i sił działających na aglomeraty cząstek ciała stałego (kłaczki i chmury złożone z drobnych kulistych cząstek pierwotnych) podczas sedymentacji w płynach newtonowskich w reżimie lepkościowym. Porównano wyniki uzyskane przez Smoluchowskiego (1911), Brinkmana (1947), Neale’go i in. (1973) oraz Ekiel-Jeżewską i in. (2006) między sobą i z wynikami pomiarów. Wyniki te okazały się częściowo zgodne, a niezgodności będą przedmiotem dyskusji.
Stwierdzono, że teoria sedymentacji - mimo znacznych postępów – w zbyt małym stopniu jest znana i wykorzystywana przez inżynierów. Aby to zmienić, Autor przygotowuje monografię pt. „Sedymentacja cząstek ciała stałego. Podstawy teorii i przykłady zastosowań”, której założenia i koncepcję chciałby również przedstawić w drugiej części seminarium.
Stwierdzono, że teoria sedymentacji - mimo znacznych postępów – w zbyt małym stopniu jest znana i wykorzystywana przez inżynierów. Aby to zmienić, Autor przygotowuje monografię pt. „Sedymentacja cząstek ciała stałego. Podstawy teorii i przykłady zastosowań”, której założenia i koncepcję chciałby również przedstawić w drugiej części seminarium.
2013-11-08 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
Paweł Żuk (IFT UW)Uogólnienie tensora mobilności w przybliżeniu Rotne-Prager-Yamakawa na przekrywające się kule
Przybliżenie Rotne-Prager-Yamakawa (RPY) jest powszechnie stosowanym modelem oddziaływań hydrodynamicznych pomiędzy małymi sferycznymi cząstkami znajdującymi się w lepkiej cieczy w zagadnieniach o małej liczbie Reynoldsa. Gdy cząstki przekrywają się, tensory hydrodynamiczne w przybliżeniu RPY przestają być dodatnio określone. Skutkiem są numeryczne problemy w symulacjach dynamiki Brownowskiej zawiesiny a także błędy w obliczeniach hydrodynamicznych sztywnych modeli makromolekuł złożonych z mniejszych sfer. Przedstawię uogólnienie przybliżenia RPY na przekrywające się sfery dla translacyjnych i rotacyjnych stopni swobody. Pokażę również, jak uzyskane wyniki można zastosować w układach o geometrii innej niż nieskończona przestrzeń.
2013-10-25 (Friday)
Sali Seminaryjna Teoretyczna, Hoża 69 at 09:30
Karine Petrus (IFT UW)Determination of groundwater age in the Wairarapa valley by mathematical modelling
The Wairarapa Valley (region of Wellington in New Zealand) exhibits complex interactions between its rivers and shallow aquifers. With agriculture being an essential part of the region the risk of contamination and depletion of groundwater exists. In order to assist with water resource management in the region, we can do predictions with the help of numerical models. Among these predictions, the evaluation of groundwater age is critical for decision making. This project builds on work done by Greater Wellington Regional Council and will focus on the Wairarapa Valley. The aim of this study is to evaluate the age of the groundwater in the Wairarapa region. Investigations have already been done thanks to hydrochemistry. However radiometric age can be misleading in the sense that it does not consider the mixing process in the motion of groundwater particules.
Therefore another approach can be considered .This latter is physic based by considering the age as a property that we transport through two main processes: advection at a macroscopic scale and diffusion at a microscopic scale. The determination of the distribution age by this approach has already been done for the Lake Rotorua but in the steady state case (cf Daughney).
The unique contribution of the present study is to estimate the changes in groundwater age distribution through time within the region. Indeed transient simulations are needed to explicitly account for seasonally variable rainfall and pumping wells. This affects the simulated flow solution and then the simulated age solution.
In order to solve numerically the transport of age distribution we have chosen to use the Time Marching Laplace Transform Galerkin technique which has been developed in a research code by Fabien Cornaton.The obtained results depict that temporal variations in groundwater age are present and have important implication for resource management.
Therefore another approach can be considered .This latter is physic based by considering the age as a property that we transport through two main processes: advection at a macroscopic scale and diffusion at a microscopic scale. The determination of the distribution age by this approach has already been done for the Lake Rotorua but in the steady state case (cf Daughney).
The unique contribution of the present study is to estimate the changes in groundwater age distribution through time within the region. Indeed transient simulations are needed to explicitly account for seasonally variable rainfall and pumping wells. This affects the simulated flow solution and then the simulated age solution.
In order to solve numerically the transport of age distribution we have chosen to use the Time Marching Laplace Transform Galerkin technique which has been developed in a research code by Fabien Cornaton.The obtained results depict that temporal variations in groundwater age are present and have important implication for resource management.
The Wairarapa Valley (region of Wellington in New Zealand) exhibits complex interactions between its rivers and shallow aquifers. With agriculture being an essential part of the region the risk of contamination and depletion of groundwater exists. In order to assist with water resource management in the region, we can do predictions with the help of numerical models. Among these predictions, the evaluation of groundwater age is critical for decision making. This project builds on work done by Greater Wellington Regional Council and will focus on the Wairarapa Valley. The aim of this study is to evaluate the age of the groundwater in the Wairarapa region. Investigations have already been done thanks to hydrochemistry. However radiometric age can be misleading in the sense that it does not consider the mixing process in the motion of groundwater particules.
Therefore another approach can be considered .This latter is physic based by considering the age as a property that we transport through two main processes: advection at a macroscopic scale and diffusion at a microscopic scale. The determination of the distribution age by this approach has already been done for the Lake Rotorua but in the steady state case (cf Daughney).
The unique contribution of the present study is to estimate the changes in groundwater age distribution through time within the region. Indeed transient simulations are needed to explicitly account for seasonally variable rainfall and pumping wells. This affects the simulated flow solution and then the simulated age solution.
In order to solve numerically the transport of age distribution we have chosen to use the Time Marching Laplace Transform Galerkin technique which has been developed in a research code by Fabien Cornaton.The obtained results depict that temporal variations in groundwater age are present and have important implication for resource management.