Modelado del Desplazamiento de Fluidos Inmiscibles en un Medio Poroso Usando el Método de Lattice Boltzmann
Autores: Atykhan, Magzhan; Kabdenova (Dauyeshova), Bagdagul; Monaco, Ernesto; Rojas-Solórzano, Luis R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Modelado del Desplazamiento de Fluidos Inmiscibles en un Medio Poroso Usando el Método de Lattice Boltzmann
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación
Dinámica de flujo interpenetrante
Medios porosos
Relación de viscosidad líquido-gas
Propiedades físicas
Flujo multifásico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se presenta la investigación numérica de la dinámica de flujo interpenetrante de un gas inyectado en un medio poroso homogéneo saturado con líquido. El análisis se lleva a cabo en función de la velocidad de entrada, la relación de viscosidad líquido-gas (D) y las propiedades físicas del medio poroso, como la geometría porosa y la humectabilidad de la superficie. El estudio tiene como objetivo mejorar la comprensión de la interacción entre los parámetros físicos involucrados en el flujo multifásico complejo en medios porosos (por ejemplo, la captura de CO2 en acuíferos). Se realiza la simulación numérica de una fase gaseosa que se introduce a través de un medio poroso 2D construido utilizando siete columnas escalonadas de micro-obstáculos de forma circular o cuadrada que imitan las paredes sólidas de los poros, utilizando el Método de Lattice Boltzmann (LBM) multifásico. El fenómeno de punteo gas-líquido se desencadena por una pequeña asimetría geométrica introducida deliberadamente en la primera columna de obstáculos. Nuestro estudio muestra que la cantidad de penetración de gas en el medio poroso depende de la humectabilidad de la superficie y de un conjunto de parámetros como el número capilar (Ca), la relación de viscosidad líquido-gas (D), la geometría de los poros y la humectabilidad de la superficie. Los resultados demuestran que aumentar el número capilar y la humectabilidad de la superficie conduce a un aumento en la tasa efectiva de penetración de gas, sin tener en cuenta la configuración del medio poroso, mientras que aumentar la relación de viscosidad disminuye la tasa de penetración, nuevamente sin tener en cuenta la configuración del medio poroso.
Descripción
Se presenta la investigación numérica de la dinámica de flujo interpenetrante de un gas inyectado en un medio poroso homogéneo saturado con líquido. El análisis se lleva a cabo en función de la velocidad de entrada, la relación de viscosidad líquido-gas (D) y las propiedades físicas del medio poroso, como la geometría porosa y la humectabilidad de la superficie. El estudio tiene como objetivo mejorar la comprensión de la interacción entre los parámetros físicos involucrados en el flujo multifásico complejo en medios porosos (por ejemplo, la captura de CO2 en acuíferos). Se realiza la simulación numérica de una fase gaseosa que se introduce a través de un medio poroso 2D construido utilizando siete columnas escalonadas de micro-obstáculos de forma circular o cuadrada que imitan las paredes sólidas de los poros, utilizando el Método de Lattice Boltzmann (LBM) multifásico. El fenómeno de punteo gas-líquido se desencadena por una pequeña asimetría geométrica introducida deliberadamente en la primera columna de obstáculos. Nuestro estudio muestra que la cantidad de penetración de gas en el medio poroso depende de la humectabilidad de la superficie y de un conjunto de parámetros como el número capilar (Ca), la relación de viscosidad líquido-gas (D), la geometría de los poros y la humectabilidad de la superficie. Los resultados demuestran que aumentar el número capilar y la humectabilidad de la superficie conduce a un aumento en la tasa efectiva de penetración de gas, sin tener en cuenta la configuración del medio poroso, mientras que aumentar la relación de viscosidad disminuye la tasa de penetración, nuevamente sin tener en cuenta la configuración del medio poroso.