Una Investigación Numérica del Flujo Sinusoidal en Medios Porosos con una Estructura de Viga Cúbica Simple a 1 Hz y 100 Hz Bajo Diferentes Condiciones de Porosidad
Autores: Chen, Sin-Mao; Hong, Boe-Shong; Shyu, Shiuh-Hwa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Una Investigación Numérica del Flujo Sinusoidal en Medios Porosos con una Estructura de Viga Cúbica Simple a 1 Hz y 100 Hz Bajo Diferentes Condiciones de Porosidad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Porosidad
Frecuencia
Permeabilidad
Comportamiento del flujo
Medios porosos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo aclarar cómo la porosidad y la frecuencia interactúan para influir en la permeabilidad y el comportamiento del flujo en medios porosos sometidos a variaciones de presión sinusoidales. Específicamente, investigamos el flujo oscilatorio a 1 Hz y 100 Hz bajo diferentes condiciones de porosidad utilizando un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) a escala de poro. El modelo se valida en comparación con el modelo de Johnson-Koplik-Dashen (JKD) para garantizar la precisión en la captura de la permeabilidad dinámica. A 1 Hz, donde el período de oscilación excede en gran medida la constante de tiempo del sistema, el flujo alcanza un estado cuasi-estacionario con una permeabilidad dinámica que se aproxima a la permeabilidad estática. Aumentar la porosidad mejora la velocidad de Darcy, con una diferencia de fase mínima entre la velocidad y la presión. A 100 Hz, el comportamiento del flujo depende de la relación entre el período de oscilación T y . Para alta porosidad (=0.840, T~), el flujo no se desarrolla completamente antes de que el gradiente de presión se invierta, lo que lleva a un desfase significativo. Para baja porosidad (=0.370, T~12), el desfase es menor pero sigue siendo distinto de cero debido a la suave variación temporal de la presión. Este trabajo contribuye a la comprensión de la dinámica del flujo poroso al revelar cómo la porosidad modula tanto la amplitud como el ángulo de fase de la permeabilidad dinámica en flujos porosos dependientes de la frecuencia, proporcionando un marco para predecir el desfase en aplicaciones sensibles a la frecuencia.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo aclarar cómo la porosidad y la frecuencia interactúan para influir en la permeabilidad y el comportamiento del flujo en medios porosos sometidos a variaciones de presión sinusoidales. Específicamente, investigamos el flujo oscilatorio a 1 Hz y 100 Hz bajo diferentes condiciones de porosidad utilizando un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) a escala de poro. El modelo se valida en comparación con el modelo de Johnson-Koplik-Dashen (JKD) para garantizar la precisión en la captura de la permeabilidad dinámica. A 1 Hz, donde el período de oscilación excede en gran medida la constante de tiempo del sistema, el flujo alcanza un estado cuasi-estacionario con una permeabilidad dinámica que se aproxima a la permeabilidad estática. Aumentar la porosidad mejora la velocidad de Darcy, con una diferencia de fase mínima entre la velocidad y la presión. A 100 Hz, el comportamiento del flujo depende de la relación entre el período de oscilación T y . Para alta porosidad (=0.840, T~), el flujo no se desarrolla completamente antes de que el gradiente de presión se invierta, lo que lleva a un desfase significativo. Para baja porosidad (=0.370, T~12), el desfase es menor pero sigue siendo distinto de cero debido a la suave variación temporal de la presión. Este trabajo contribuye a la comprensión de la dinámica del flujo poroso al revelar cómo la porosidad modula tanto la amplitud como el ángulo de fase de la permeabilidad dinámica en flujos porosos dependientes de la frecuencia, proporcionando un marco para predecir el desfase en aplicaciones sensibles a la frecuencia.