J 2013

Variances in airflows during different ventilation modes in a dynamic U-shaped cave

FAIMON, Jiří and Marek LANG

Basic information

Original name

Variances in airflows during different ventilation modes in a dynamic U-shaped cave

Name in Czech

Rozdíly v proudění vzduchu během různých ventilačních módů v dynamické jeskyni U-tvaru

Authors

FAIMON, Jiří (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution) and Marek LANG (203 Czech Republic, belonging to the institution)

Edition

International Journal of Speleology, Tampa, FL (USA), Union Internationale de Spéléologie, 2013, 0392-6672

Other information

Language

English

Type of outcome

Článek v odborném periodiku

Field of Study

Geochemistry

Country of publisher

United States of America

Confidentiality degree

není předmětem státního či obchodního tajemství

Impact factor

Impact factor: 1.275

RIV identification code

RIV/00216224:14310/13:00068437

Organization unit

Faculty of Science

DOI

UT WoS

000320166200004

Keywords (in Czech)

hustota vzduchu; jeskyně; koncepční model; proudění vzduchu; teplotní rozdíl; teplotní profil; ventilační mód

Keywords in English

airflow; air density; cave; temperature difference; temperature profile; ventilation mode; conceptual model

Tags

Tags

International impact, Reviewed
Změněno: 10/4/2014 19:20, Ing. Andrea Mikešková

Abstract

ORIG CZ

V originále

Airflow dynamics were studied in Císařská Cave (Moravian Karst, Czech Republic) under different seasonal conditions. The dependence of airflows on the difference between external and cave temperatures is nonlinear and roughly obeys the Darcy-Weisbach equation. The upward airflows were found to be systematically higher than the downward airflows under comparable driving forces. The principle reason is nonlinearity between air temperature and air density. U-shaped cave geometry magnifies this effect by feedback between external temperature and airflow driving forces. Whereas this feedback is positive during the upward airflow ventilation mode, it is negative during the downward airflow mode. To discuss the behavior in detail, a simplified model based on balancing the masses of two equivalent air columns of different temperatures and densities is proposed. The results contribute to a better understanding of cave microclimate evolution, cave CO2 dynamics, and speleothem growth.

In Czech

Dynamika proudění vzduchu byla studována v Císařské jeskyni (Moravský kras, Česká republika) za různých sezónních podmínek. Závislost proudění vzduchu na rozdílu venkovních a jeskynních teplot je nelineární a zhruba se řídí Darcy-Weisbachovou rovnicí. Při srovnatelných hnacích silách odpovídalo vzestupné proudění vzduchu systematicky vyšším hodnotám než sestupné proudění vzduchu. Výsledkem je nelinearita mezi teplotou vzduchu a hustotou vzduchu. Geometrie jeskyně U-tvaru zvyšuje tento efekt zpětnou vazbou mezi venkovní teplotou a hnacími silami proudění vzduchu. Zatímco během ventilačního módu se vzestupným prouděním je zpětná vazba pozitivní, během ventilačního módu se sestupným prouděním je zpětná vazba negativní. Pro detailní popis chování je navržen zjednodušený model založený na vyrovnávání hmot dvou ekvivalentních sloupců vzduchu s odlišnými teplotami a hustotami. Výsledky přispívají k lepšímu pochopení vývoje jeskynního mikroklimatu, dynamiky CO2 v jeskyni a růstu speleotém.

Links

MSM0021622412, plan (intention)
Name: Interakce mezi chemickými látkami, prostředím a biologickými systémy a jejich důsledky na globální, regionální a lokální úrovni (INCHEMBIOL) (Acronym: INCHEMBIOL)
Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Interactions among the chemicals, environment and biological systems and their consequences on the global, regional and local scales (INCHEMBIOL)