Ecuación de estado de mejora por cruce del modelado de Boltzmann en red de pseudopotencial del flujo de CO2 en medios porosos homogéneos
Autores: Ashirbekov, Assetbek; Kabdenova, Bagdagul; Monaco, Ernesto; Rojas-Solórzano, Luis R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Ecuación de estado de mejora por cruce del modelado de Boltzmann en red de pseudopotencial del flujo de CO2 en medios porosos homogéneos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujos multifásicos
Multicomponente
Ecuación de Peng-Robinson
Relación de densidad
Medio poroso
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El modelo de Lattice Boltzmann (LBM) del pseudopotencial original de Shan-Chen ha evolucionado continuamente durante las últimas dos décadas. Sin embargo, a pesar de su capacidad para simular flujos multifásicos, el modelo aún enfrenta desafíos cuando se aplica a flujos multicomponentes-multifásicos en geometrías complejas con una relación de densidad moderadamente alta. Además, las ecuaciones de estado cúbicas clásicas que generalmente se incorporan al modelo no pueden predecir con precisión la termodinámica de los fluidos en la región cerca del crítico. Este artículo aborda estos problemas al incorporar una ecuación de estado de Peng-Robinson de cruce en el LBM y mejorar aún más el modelo para considerar las diferencias de densidad y temperatura crítica entre el CO2 y el agua durante la inyección de CO2 en un medio poroso homogéneo 2D saturado de agua. El modelo numérico se valida primero al analizar la penetración de CO2 supercrítico en un único canal estrecho inicialmente lleno de H2O, describiendo el papel fundamental del gradiente de presión impulsora para superar la resistencia capilar en relaciones de densidad cercanas a uno y superiores. Se observan diferencias significativas al extender el modelo a la inyección de CO2 en un medio poroso homogéneo 2D al utilizar un perfil de velocidad de entrada plano frente a uno curvado.
Descripción
El modelo de Lattice Boltzmann (LBM) del pseudopotencial original de Shan-Chen ha evolucionado continuamente durante las últimas dos décadas. Sin embargo, a pesar de su capacidad para simular flujos multifásicos, el modelo aún enfrenta desafíos cuando se aplica a flujos multicomponentes-multifásicos en geometrías complejas con una relación de densidad moderadamente alta. Además, las ecuaciones de estado cúbicas clásicas que generalmente se incorporan al modelo no pueden predecir con precisión la termodinámica de los fluidos en la región cerca del crítico. Este artículo aborda estos problemas al incorporar una ecuación de estado de Peng-Robinson de cruce en el LBM y mejorar aún más el modelo para considerar las diferencias de densidad y temperatura crítica entre el CO2 y el agua durante la inyección de CO2 en un medio poroso homogéneo 2D saturado de agua. El modelo numérico se valida primero al analizar la penetración de CO2 supercrítico en un único canal estrecho inicialmente lleno de H2O, describiendo el papel fundamental del gradiente de presión impulsora para superar la resistencia capilar en relaciones de densidad cercanas a uno y superiores. Se observan diferencias significativas al extender el modelo a la inyección de CO2 en un medio poroso homogéneo 2D al utilizar un perfil de velocidad de entrada plano frente a uno curvado.