Identifikace a modelování resuspenze částic v městském prostředí

Simple item page
but.committeedoc. Ing. Pavel Rudolf, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Marian Bojko, Ph.D. (člen) doc. Ing. Lubomír Klimeš, Ph.D. (člen) prof. Ing. Michal Masaryk, Ph.D. (člen) doc. Ing. Pavel Charvát, Ph.D. (člen) doc. Ing. Marek Baláš, Ph.D. (člen)cs
but.defenceStudent obhájil zdařile zpracovanou práci. Uspokojivě zdopověděl všechny položené dotazy.cs
but.jazykčeština (Czech)
but.programEnergetické inženýrstvícs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorPospíšil, Jiřícs
dc.contributor.authorLinda, Jakubcs
dc.contributor.refereeKlimeš, Lubomírcs
dc.contributor.refereeBojko, Mariancs
dc.date.accessioned2025-07-03T03:57:43Z
dc.date.available2025-07-03T03:57:43Z
dc.date.created2025cs
dc.description.abstractResuspenzia častíc (PM) je významným prispievateľom k znečisteniu ovzdušia v mestách, keďže znovu uvoľňuje už usadené častice späť do ovzdušia. Proces vetrom indukovanej resuspenzie sa často opisuje typickým U-tvarovaným vzťahom medzi koncentráciou PM a rýchlosťou vetra, pričom má svoje špecifické charakteristiky. Prahová rýchlosť vetra spôsobujúca resuspenziu (TWSR) a nárast koncentrácie v dôsledku resuspenzie možno identifikovať z rastúcej časti tejto U-krivky – resuspenznej krivky. Táto práca identifikuje TWSR z údajov o kvalite ovzdušia pomocou jedinečnej metodiky, ktorá zohľadňuje environmentálne faktory. Resuspenzia prebieha najmä počas suchých podmienok, keď je relatívna vlhkosť vzduchu nižšia ako 60 %, a prevažne počas dňa. Koncentrácie PM10 spôsobené resuspenziou často presahujú hodnotu 1 g/m, pričom maximá dosahujú až 6 g/m. Zistilo sa, že aj menšie častice môžu podliehať resuspenzii. Intenzita resuspenzie sa líši v závislosti od veľkosti častíc – PM1 sa resuspendujú pri mierne nižšej TWSR než PM10-2.5, no s intenzitou nižšou o 27 %. Napriek podobnostiam vo vlastnostiach resuspenzie medzi frakciami PM je celkový efekt špecifický pre konkrétnu lokalitu, čo je spôsobené rozdielmi v meteorologických a prúdeniových podmienkach a množstve uvoľniteľného prachu (silt loading). Na analýzu mechanizmov resuspenzie bol vyvinutý model výpočtovej dynamiky tekutín (CFD), ktorý zahŕňa model resuspenzie v mikromierke a simuluje prúdenie vzduchu v zjednodušenom 2D ulično-kanónovom profile. Prepojenie medzi oboma modelmi zabezpečujú hodnoty šmykového napätia na stene (šmyková rýchlosť), ktoré vypočítava CFD model a ktoré slúžia ako vstup pre model resuspenzie. Model identifikuje oblasti, kde pravdepodobne dochádza k resuspenzii, a sleduje trajektórie rozptylu častíc. Výsledky ukazujú, že väčšina resuspendovaných častíc ostáva zachytená v ulično-kanónovom priestore a presúva sa z miesta na miesto, čím prispieva k opakovaným epizódam znečistenia. Porovnanie medzi CFD simuláciami a analýzou údajov o kvalite ovzdušia poukazuje na schopnosť modelu predpovedať správanie a charakteristiky resuspenzie, hoci isté nepresnosti pretrvávajú v dôsledku zložitosti reálnych podmienok. Model síce presne zachytáva prahové rýchlosti vetra a všeobecné vzorce resuspenzie, no podhodnocuje jej celkovú intenzitu, čo je spôsobené neistotami v odhade množstva prachu (silt load) a rozdielmi medzi 2D simuláciou a reálnym veľkomestským prostredím. V skutočnosti boli zaznamenané nárasty koncentrácií PM10 až do 6 g/m, zatiaľ čo v modeli len do 3 g/m, čo naznačuje, že resuspenziu v reálnom svete ovplyvňujú ďalšie environmentálne premenné. Tieto zistenia zdôrazňujú potrebu cielenej mitigácie, napríklad optimalizovaného čistenia ulíc, na zníženie resuspenzie PM v mestskom prostredí.cs
dc.description.abstractResuspension of particulate matter (PM) is a significant contributor to urban air pollution, reintroducing deposited particles into the air. Wind-induced resuspension process, often described using typical U-shaped PM concentration vs. wind speed relationship has its own characteristics. Threshold wind speed causing resuspension (TWSR) and concentration increase due to resuspension can be extracted from the increasing part of the U-shaped function, resuspension curve. This thesis identifies TWSR from air quality data using unique methodology accounting for environmental factors. Resuspension occurs predominantly during dry conditions when air humidity is below 60 %, mostly during the day. PM10 concentrations due to resuspension frequently exceed 1 g/m, with peaks reaching 6 g/m. It was found that smaller particles can undergo resuspension too. The intensity of resuspension varies by particle size, with PM1 resuspending at slightly lower TWSR than PM10-2.5, though with 27% lower intensity. Despite similarities in resuspension properties across PM fractions, the overall effect is site-specific due to variations in meteorological and flow factors and silt loading. To analyze resuspension mechanisms, a computational fluid dynamics (CFD) model including micro scale resuspension model was developed, simulating airflow in a simplified 2D street canyon. The connection between the two models was wall shear stress values (friction velocity), calculated by CFD and serving as an input to resuspension model. The model identifies the regions where resuspension is likely to occur and tracks particle dispersion patterns. Results show that most resuspended particles remain trapped in the canyon, moving from one place to another, contributing to repeated pollution events. A comparison between CFD simulations and air quality data analysis highlights the model’s ability to predict resuspension behavior and characteristics, though some discrepancies exist due to the complexity of real-world factors. While the model accurately captures wind speed thresholds and general resuspension patterns, it underestimates the overall magnitude due to uncertainties in silt load estimation and difference between 2D simulation and large-scale real environment. Observed PM10 concentration increases of up to 6 g/m, while in the model only up to 3 g/m, indicating that real-world resuspension is influenced by additional environmental variables. These findings underscore the need for targeted mitigation strategies, such as optimized street cleaning, to reduce PM resuspension in urban areas.en
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationLINDA, J. Identifikace a modelování resuspenze částic v městském prostředí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2025.cs
dc.identifier.other163068cs
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11012/255149
dc.language.isocscs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrstvícs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectVetrom indukovaná resuspenziacs
dc.subjectPM10cs
dc.subjectnumerické modelovaniecs
dc.subjectCFD simuláciacs
dc.subjectmestské prostrediecs
dc.subjectkvalita ovzdušiacs
dc.subjectatmosférické modelovaniecs
dc.subjectznečistenie ovzdušiacs
dc.subjectprúdenie vzduchu v mestecs
dc.subjectprahová rýchlosť vetracs
dc.subjecttransport častíccs
dc.subjectkoncentrácia PM.cs
dc.subjectWind-induced resuspensionen
dc.subjectPM10en
dc.subjectnumerical modellingen
dc.subjectCFD simulationen
dc.subjecturban environmenten
dc.subjectair qualityen
dc.subjectatmospheric modellingen
dc.subjectair pollutionen
dc.subjecturban air flowen
dc.subjectthreshold wind speeden
dc.subjectparticle transporten
dc.subjectPM concentration.en
dc.titleIdentifikace a modelování resuspenze částic v městském prostředícs
dc.title.alternativeIdentification and modeling of particle resuspension in the urban environmenten
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2025-06-23cs
dcterms.modified2025-07-02-15:14:27cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta strojního inženýrstvícs
sync.item.dbid163068en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.07.03 05:57:43en
sync.item.modts2025.07.03 05:32:31en
thesis.disciplinebez specializacecs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Energetický ústavcs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 5 of 5
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
14.68 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
thesis-1.pdf
Size:
1.3 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file thesis-1.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Oponentni posudek PhD Linda.pdf
Size:
179.23 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Oponentni posudek PhD Linda.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
Posudek-Oponent prace-Posudek na disertacni praciBOJKO.pdf
Size:
140.34 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Posudek-Oponent prace-Posudek na disertacni praciBOJKO.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
review_163068.html
Size:
3.58 KB
Format:
Hypertext Markup Language
Description:
file review_163068.html
Download
Collections
2025