Modelo de un dominio para el estudio de flujo bidimensional en una cavidad ocupada parcialmente por medio poroso Público Deposited
El estudio del flujo de un fluido alrededor de un medio poroso ha sido un tema de gran interés en la comunidad científica, dada las numerosas aplicaciones en la industria química. Particularmente, ha existido un esfuerzo importante en la descripción adecuada del campo de velocidad del fluido sobre y a través de dicho medio poroso. En el contexto del método del promedio volumétrico, la alternativa de descripción del transporte de momento en el sistema, vía una única ecuación promedio generalizada dependiente de coeficientes de medio efectivo (i.e., enfoque de un dominio), ha logrado capturar eficazmente las variaciones microscópicas y macroscópicas de la velocidad y presión de los sistemas tratados, además de que ha permitido deducir una vía para obtener las condiciones de frontera adecuadas para el enfoque de ecuaciones de coeficientes constantes en cada región del sistema (i.e., enfoque de dos dominios). Desafortunadamente, existe aún incertidumbre acerca de la determinación confiable de las variaciones espaciales de los coeficientes de medio efectivo (i.e., fracción volumétrica y permeabilidad) principalmente en la frontera fluido/medio poroso dado que ocurren rápidos cambios de la velocidad, de aquí hasta ahora solo se han impuesto tendencias lineales. Asimismo, hasta ahora no se ha garantizado la aplicación a situaciones reales puesto que solo se ha tratado flujo unidireccional de un fluido. El presente trabajo propone atender dicho problema a partir del uso del enfoque de un dominio en un sistema de flujo bidireccional de un fluido a través de un medio poroso homogéneo, en el cual las variaciones espaciales de la fracción volumétrica y las componentes no nulas del tensor de permeabilidad son obtenidas haciendo uso de la geometría del medio poroso y vía la definición de un proceso de cerradura por simulación a escala de poro. En general, los resultados obtenidos mostraron que el ODA que toma en cuenta la primera y segunda corrección de Brinkman puede reproducir satisfactoriamente en cualquier zona del sistema a los perfiles bidireccionales de velocidad y presión promedio intrínseco obtenidos de promediar a los perfiles de velocidad y presión locales de forma casi exacta, mostrándose errores porcentuales promedio menores a la unidad. También, se evidenció que las variaciones espaciales de la fracción volumétrica en la inter-región pueden ser tratadas como funciones lineales, caso contrario, se encontró que las componentes Kβxx y Kβyy del tensor de permeabilidad no son lineales.
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