undefined

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 enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Luonnonvarakeskus

Harju Anni Orcid -palvelun logo

Venäläinen Martti

Möttönen Veikko

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Paajanen Antti Orcid -palvelun logo

Borrega Marc Orcid -palvelun logo

Dsouza Royson D.

Fortino Stefania

Jyväskylän yliopisto

Miettinen Arttu Orcid -palvelun logo

Harjupatana Tero Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Springer

Volyymi

59

Numero

2

Artikkelinumero

31

Julkaisu­foorumi

69179

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