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Dispersión Hidrodinámica en Medios Porosos y la Significancia de las Escalas de Tiempo y Espacio Lagrangianas

Autores: Nguyen, Vi; Papavassiliou, Dimitrios V.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Dispersión Hidrodinámica en Medios Porosos y la Significancia de las Escalas de Tiempo y Espacio Lagrangianas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Transporte
Medios porosos
Coeficiente de dispersión hidrodinámica
Número de Peclet
Lagrangiano
Efectivo.

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El transporte en medios porosos es crítico para muchas aplicaciones en el medio ambiente y en la industria de procesos químicos. Un parámetro clave para modelar este transporte es el coeficiente de dispersión hidrodinámica para partículas y escalares en un medio poroso, que se ha encontrado que depende de las propiedades de la estructura del medio, del compuesto dispersante y de las características del campo de flujo. Estudios previos han resultado en sugerencias de diferentes formas de ecuaciones, mostrando la relación entre el coeficiente de dispersión hidrodinámica para varios tipos de medios porosos en varios regímenes de flujo y el número de Peclet. El número de Peclet se calcula en función de una escala de longitud euleriana, como el diámetro de las esferas en lechos empacados, o el diámetro de los poros. Sin embargo, la naturaleza de la dispersión hidrodinámica es lagrangiana, y debe tener en cuenta los efectos de difusión molecular, así como los efectos de convección. Este trabajo cambia la atención a las escalas de tiempo y longitud lagrangianas para la definición del número de Peclet. Se centra en la dependencia del coeficiente de dispersión hidrodinámica longitudinal en el número de Peclet lagrangiano efectivo utilizando una escala de longitud lagrangiana y la difusividad molecular efectiva. Se empleó el método de Boltzmann en red (LBM) para simular el flujo en medios porosos constituidos por esferas empacadas, y se utilizó el seguimiento de partículas lagrangianas (LPT) para rastrear el movimiento de partículas dispersantes individuales. Se encontró que el coeficiente de dispersión hidrodinámica depende linealmente del número de Peclet lagrangiano efectivo para lechos empacados con diferentes tipos de empaque. Esta ecuación lineal que describe la dependencia del coeficiente de dispersión en el número de Peclet lagrangiano efectivo es tanto más simple como más precisa que la formada utilizando el número de Peclet euleriano efectivo. Además, la pendiente de la línea es un coeficiente característico para un medio dado.

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