Multi-phase model for moisture transport in wood supported by X-ray computed tomography data
Julkaisuvuosi
2025
Tekijät
Dsouza, Royson D.; Harjupatana, Tero; Miettinen, Arttu; Brandstätter, Florian; Harju, Anni; Venäläinen, Martti; Möttönen, Veikko; Borrega, Marc; Paajanen, Antti; Füssl, Josef; Fortino, Stefania
Tiivistelmä
This study investigates the dynamics of moisture transport in Scots pine (Pinus sylvestris L.) heartwood and sapwood, under alternating drying and wetting cycles, incorporating interactions between bound water, free water, and water vapor using a multi-phase model. Cylindrical specimens oriented longitudinally, radially, and tangentially were subjected to controlled relative humidity (RH) steps of 33%, 94%, and 64% at 23 <br/>C. High-resolution X-ray computed tomography (CT) provided detailed, time-resolved measurements of moisture distributions within the wood. A multi-phase model was developed that couples Fickian diffusion (for bound water and vapor) with Darcy’s law (for free water), supplemented by phase-conversion terms that account for evaporation and sorption. Key parameters, including absolute and relative permeabilities, direction-dependent vapor diffusivity reductions, thermal conductivity tensors, and free water transport formulations, were determined by matching predicted moisture profiles to the CT measurements. Among concentration and mixed concentration-pressure formulations for free water model, the mixed approach produced the most accurate match. The CT images revealed a rapid depletion of free water during the initial drying step, followed by distinct variations in bound water content as the RH was raised and lowered. Numerical simulations closely replicated these trends, indicating that the calibrated model effectively represents moisture transport both above and below the fiber saturation point.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Volyymi
59
Numero
2
Artikkelinumero
31
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka; Materiaalitekniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Saksa
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1007/s00226-025-01635-9
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä