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Solução híbrida da equação de advecção-dispersão em meios porososSILVA, Elizeu Melo da 21 March 2013 (has links)
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Previous issue date: 2013 / Este trabalho consiste na solução híbrida da Equação de Advecção-dispersão de solutos unidimensional em meios porosos homogêneos ou heterogêneos, para um único componente, com coeficientes de retardo, dispersão, velocidade média, decaimento e produção dependentes da distância percorrida pelo soluto. Serão estudados os casos de dispersão-advecção em que o retardamento, dispersão, velocidade do fluxo, decaimento e produção variem de forma linear enquanto a dispersividade assuma os modelos linear, parabólico ou exponencial. Para a solução da equação foi aplicada a Técnica da Transformada Integral Generalizada. Os resultados obtidos nesta dissertação demonstram boa concordância entre os problemas-exemplo e suas soluções numéricas ou analíticas contidas na literatura e apontam uma melhor adequação no uso de modelos parabólico no estudo da advecção-dispersão em curto intervalo de tempo, enquanto que o modelo linear converge mais rapidamente em tempos prolongados de simulação. A convergência da série mostrou-se ter dependência direta quanto ao comprimento do domínio, ao modelo de dispersão e da dispersividade adotada, convergindo com até 60 termos, podendo chegar a NT = 170, para os casos heterogêneos, utilizando o modelo de dispersão exponencial, respeitando o critério adotado de 10-4. / This work consists of the hybrid solution of one-dimensional Advection-dispersion Equation for solute in porous media heterogeneous or homogeneous, single component, with coefficients of retardation, dispersion, average speed, production and decay depend on distance traveled by the solute. We will study the cases where dispersion-advection retardation, dispersion, flow rate, production and decay vary linearly as dispersivity assume linear, parabolic or exponential. For the solution of the equation was applied to Generalized Integral Transform Technique. The results obtained in this work show good agreement between the sample problems and their analytical or numerical solutions in the literature and indicate a better match in the use of models in the study of parabolic advection-dispersion in short time, while the linear model converges faster in times of prolonged simulation. The convergence of the series proved to have direct dependence on the length of the field, the dispersion model and dispersivity adopted, converging with terms up to 60, reaching NT = 170, for the heterogeneous cases, using the model of exponential dispersion respecting the criterion adopted 10-4.
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Modelagem e simulação numérica do transporte de poluentes em meios porosos com reação químicaSilva, André Luiz da 28 April 2016 (has links)
Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-08-18T11:50:05Z
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Previous issue date: 2016-04-28 / Currently there is a great concern for groundwater contamination due to environmental pollution. Because of the need to deal with problems of this nature, it is necessary to develop research to enable understanding of the spread of pollutants in porous media motivating the need to develop mathematical models and computer codes to simulate reactive transport multispecies pollutants. This work aimed to propose a mathematical model for the numerical simulation of the spread of pollutants in the saturated region of the soil, considering the advection mechanisms, diffusion, sorption and chemical reaction. The mathematical model obtained was discretized using the method of finite volume. The results show that the method of Finite Volume, presented a very satisfactory performance in the discretization of pollutant reactive two-dimensional transport problem of the conservation equations in groundwater, the numerical method was compared to a semi-infinite medium getting good results, simulated experimental design guided the work results. It also highlighted the good performance of the computer language as a support tool for the evaluation of environmental impacts caused by pollution sources, and you can view the extent and behavior of a plume of contamination and carry out numerous transactions in short time at low cost and producing results very close to reality. / Atualmente existe uma grande preocupação com a contaminação das águas subterrâneas devido a poluição ambiental. Devido a necessidade de se lidar com problemas desta natureza, se faz necessário o desenvolvimento de pesquisas que possibilitem o entendimento da propagação de poluentes em meios porosos motivando a necessidade do desenvolvimento de modelos matemáticos e códigos computacionais para simularem o transporte reativo de múltiplas espécies poluentes. Este trabalho teve como objetivo propor um modelo matemático para a simulação numérica da propagação de poluentes na região saturada do solo, contemplando os mecanismos de advecção, difusão, sorção e reação química. O modelo matemático obtido foi discretizado utilizando o método dos Volumes Finitos. Os resultados obtidos demonstram que o método dos Volumes Finitos, apresentou um desempenho bastante satisfatório na Discretização das equações de conservação do problema do transporte bidimensional reativo de poluentes em águas subterrâneas, o método numérico foi comparado para um meio semi-infinito obtendo bons resultados, o planejamento experimental simulado norteou os resultados do trabalho. Ficou evidenciado também a boa performance da linguagem computacional como ferramenta de apoio para a avaliação de impactos ambientais causados por fontes poluidoras, sendo possível visualizar a extensão e o comportamento de uma pluma de contaminação e realizar inúmeras operações em curto período de tempo, a baixo custo e produzindo resultados bem próximos da realidade.
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Filtration combustion applied to biogas containing high concentration of Sulfide Hydrogen / CombustÃo de filtraÃÃo aplicada ao biogÃs com elevada concentraÃÃo de Sulfeto de HidrogÃnioRafael MagalhÃes Siqueira 29 May 2015 (has links)
FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Using Natural Gas or Biogas in natura, containing high hydrogen (H2S) sulfide concentrations, to apply in conventional combustion processes, can cause several
damages to equipment. This is due to the fact that it is a very corrosive gas that can form a sulfur acid reaction with water from combustion. In addition, using these fuels without pretreatment can cause instability on reaction, even under flame risk deletion, which implies in efficiency and oxide carbon (CO) and nitrogen oxide (NOx) emission levels. Therefore, this study refers to the experimental method of non-conventional combustion process application, the porous media combustion, also known as filtration combustion, to deal with these special fuels, impossible to use in known thermal systems. A burner all filled with alumina spheres (Al2O3) was the equipment used for these experiments. This inert porous media fills even the heat exchangers located on the ends of the burner. The equivalent ratio, flow velocity and gas composition influence in the process, are experimental analyzed. Preliminary results
have suggested that when using an ultra-lean air-fuel mixture, the reaction can remain steady with a good H2S conversion and low CO and NOx emissions. / O uso do gÃs natural ou biogÃs in natura, contendo elevadas
concentraÃÃes de sulfeto de hidrogÃnio (H2S), para aplicaÃÃo em processos de combustÃo convencionais, pode acarretar em diversos danos aos equipamentos, devido esse gÃs ser bastante corrosivo e, tambÃm, por formar Ãcido sulfÃrico ao reagir com a Ãgua resultante da combustÃo. AlÃm do que, a utilizaÃÃo dos citados combustÃveis sem um tratamento prÃvio pode ocasionar instabilidade da reaÃÃo, inclusive sob risco de apagamento da chama, o que implica na eficiÃncia e nos nÃveis de emissÃo de monÃxido de carbono (CO) e Ãxido de nitrogÃnio (NOx). Portanto, o presente trabalho refere-se ao estudo experimental da aplicaÃÃo de um processo de combustÃo nÃo-convencional, a combustÃo em meios porosos, tambÃm conhecida como combustÃo de filtraÃÃo (CF), para lidar com esses combustÃveis
especiais, impossÃvel para os sistemas tÃrmicos conhecidos. O equipamento utilizado nos experimentos à um queimador, preenchido totalmente por esferas de alumina (Al2O3), em que esse meio poroso inerte envolve inclusive os trocadores de calor localizados nas extremidades do queimador. A influÃncia da razÃo de equivalÃncia, velocidade de escoamento e composiÃÃo do gÃs sob o processo Ã
analisada experimentalmente. Os resultados sugerem que, mesmo utilizando uma mistura ar-combustÃvel ultra pobre, a reaÃÃo pode se manter estÃvel, apresentando boa conversÃo do H2S e baixas emissÃes de NOx.
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Estudo da morfologia de rochas sintéticas através de imagens por Ressonância Magnética / Study of the morphology of synthetic rocks through Magnetic Resonance ImagingCardoso, Camila 07 February 2018 (has links)
Uma área de aplicação da Ressonância Magnética (RM) que tem crescido recentemente é a de meios porosos, principalmente devido ao interesse da indústria petrolífera. Entretanto, até o presente momento, muito do que foi feito se baseia em medidas de relaxometria, o que impossibilita qualquer tipo de avaliação espacial desses meios. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver, implementar e avaliar a aplicabilidade de métodos de imagens por RM para o estudo da morfologia de meios porosos. Esses sistemas apresentam tempos de relaxação bastante curtos, além de diferenças de susceptibilidade entre as paredes da rocha e os poros, o que compromete a qualidade dos dados de RM. Por essa razão, no presente trabalho nos concentramos em avaliar as imagens obtidas por RM, no que se refere à morfologia, usando imagens obtidas por microtomografia como referência. Os resultados revelaram que, apesar da variação na susceptibilidade do meio e dos baixos tempos de relaxação, o comprometimento na avaliação final esteve abaixo da resolução espacial da técnica e, portanto, não se configura como um limitante. Isso sugere que a técnica de imagens por RM pode contribuir para o estudo de meios porosos. Embora a microtomografia já ofereça bons resultados para o estudo de morfologia, imagens por RM devem viabilizar a investigação não invasiva de problemas nos quais a dinâmica de fluidos é relevante, o que ainda representa um desafio na área de estudos de meios porosos. / A recently growing application area of Magnetic Resonance (MR) is that of porous media, mainly due to the interest from the petrol industry. However, until the present moment, however, most of what has been done is based on relaxometry measures, which forbids any kind of special evaluation of these media. The objective of this work was to develop, implement and evaluate the applicability of MR imaging methods for the study of the morphology of porous media. These systems have very short relaxation times and considerable susceptibility differences between the rock walls and the pores, both of which compromise the quality of the data obtained via MR. For this reason, in this current work we focused on evaluating the MR images, with respect to morphology, using images obtained via microtomography as reference. Our results showed that, despite the susceptibility variations on the media and the short relaxation times, the errors in the final evaluation were below the spatial resolution threshold and, therefore, are not considered as a limiting factor. This suggests that MR imaging techniques can indeed contribute to the study of porous media. Although microtomography already offers good results on morphology studies, MR imaging can turn feasible the non-invasive investigation of problems on which the fluid dynamics is relevant, an issue which still represents a challenge in the study of porous media.
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[en] ANALYSIS OF EMULSION FLOW THROUGH POROUS MEDIA USING CAPILLARY NETWORK MODEL / [pt] ANÁLISE DO ESCOAMENTO DE EMULSÕES EM MEIOS POROSOS UTILIZANDO MODELO DE REDE DE CAPILARESGIOVANE BARROSO LIMA NOGUEIRA 19 August 2011 (has links)
[pt] Emulsões podem ser utilizadas como agentes de controle de mobilidade em
diferentes processos de recuperação melhorada de petróleo e armazenamento de
carbono em reservatórios porosos. A aplicação desta técnica, com a escolha
correta das características das emulsões injetadas e a determinação das condições
de operação ótimas, requer um entendimento adequado do escoamento de
emulsões em meios porosos. As características macroscópicas do fluxo de
emulsões através de meios porosos estão diretamente ligadas ao escoamento
bifásico na escala de poros. Modelos de rede de capilares permitem a
implementação dos mecanismos de fluxo das gotas nas gargantas de poros e
fornecem parâmetros macroscópicos do escoamento. Neste trabalho, o
escoamento de emulsões em meios porosos é analisado através de um modelo
dinâmico de rede de capilares tridimensional e não-estruturada. A distribuição de
pressão nos poros, e consequentemente o fluxo em cada capilar da rede, é
determinada pelo balanço de massa em cada poro. O efeito das gotas da fase
dispersa no comportamento do escoamento em cada elemento da rede é descrito
por um fator de bloqueio de fluxo baseado em resultados experimentais de
escoamento de emulsões através de micro capilares com gargantas. O fator de
bloqueio descreve a mudança da condutividade de cada elemento e é uma função
da geometria da garganta, do tamanho e concentração volumétrica da fase
dispersa e do número de capilaridade local. A distribuição de concentração da
fase dispersa ao longo da rede é descrita através de uma equação de transporte de
massa, permitindo assim o estudo do processo de filtragem de gotas nos poros e o
estudo da injeção alternada de água e emulsão. A integração no tempo do modelo
dinâmico é feita por um método semi-implícito e o sistema de equações não linear
obtido a cada passo de tempo é resolvido através de um método iterativo. Os
resultados apresentam a evolução da redução da permeabilidade e concentração de
gotas na saída do meio poroso em função do tamanho das gotas, da vazão de
injeção, da concentração da emulsão injetada e do volume injetado de emulsão. A
análise da injeção alternada de água-emulsão mostra claramente o bloqueio de
poros por gotas da emulsão e a alteração no padrão de escoamento após reiniciada
a injeção de água. / [en] Emulsions can be used as mobility control agents in different enhanced oil
recovery and carbon storage methods in oil reservoirs. The application of this
technique, with the correct choice of the injected emulsion characteristics and the
determination of optimal operating conditions, requires an adequate understanding
of the emulsion flow in porous media. The macroscopic characteristics of the
emulsion flow through porous media are directly linked to the two-phase flow at
the pore scale. Capillary network models allow the implementation of the drop
flow mechanisms in the pore throats and the determination of macroscopic flow
parameters. In this work, emulsion flow in porous media is analyzed through an
unstructured 3D dynamic network model. The pressure distribution, and
consequently the flow rate in each capillary of the network, isdetermined by mass
balance equation in each pore. The effects of the drops of dispersed phase in the
flow behavior within each element of the network is described by a flow blocking
factor based on experimental results on emulsion flow through single
microcapillary tubes with throats. The blocking factor describes the changes in the
conductivity of each element and it is a function of the throat geometry, the size
and volumetric concentration of the dispersed phase and the local capillary
number. The concentration distribution of the dispersed phase along the network
is described by a mass transport equation, allowing the study of the filtration
process of the drops in the pores and the analysis of the alternate injection of
water and emulsion.Time integration in the dynamic model is performed by a
semi-implicit method and the non-linear system of equations obtained in each
time step is solved by an iterative method. The results illustrate the evolution of
the permeability reduction and the effluent concentration of drops as a function of
the drops size, injection flow rate, concentration of the injected emulsion and
injected volume of emulsion. The analysis of the emulsion/water alternate
injection clearly shows the pore blockage by the emulsion drops and the change in
the flow pattern after the reinjection of water.
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[en] MODELLING OF FLOW IN POROUS MEDIA / [pt] MODELAGEM PARA ESCOAMENTOS EM MEIOS POROSOSROGERIO MARTINS SALDANHA DA GAMA 04 April 2018 (has links)
[pt] O presente trabalho tem como objetivo a modelagem de escoamentos através de meios porosos, sob o ponto de vista da Teoria Contínua de misturas. O fluido e o sólido, que compõe o meio poroso, são tratados como constituintes contínuos de uma mistura binária, onde não ocorrem reações químicas. Em todas as situações aqui tratadas o fluido é suposto Newtoniano e incompressível, enquanto o meio poroso é rígido, homogêneo e isotrópico. O trabalho pode ser dividido em duas partes principais. Na primeira são modelados escoamentos através de regiões contendo meios porosos saturados e regiões onde só existe o fluido. São discutidas condições de compatibilidade sobre as interfaces, que separam as regiões, e é estabelecido um modelo para escoamentos, nos quais não exista fluxo de massa através das interfaces. A segunda parte trata de escoamentos em meios porosos insaturados, onde é preciso se considerar o efeito de forças capilares. Nesta parte é estabelecido um modelo e são simuladas situações unidimensionais. São estudados vários casos entre eles o enchimento de uma placa porosa, com e sem efeitos de atrito e de forças gravitacionais. A obtenção de resultados, nestes casos, exige a solução numérica de um sistema hiperbólico não-linear de equações diferenciais. / [en] This work aims to a modelling of flow through a porous media based upon the Continuum Theory of Mixtures. The fluid and the solid, which composes the porous media, are assumed as continuous constituent of a binary mixture where chemical reactions do not occur. In all situations here considered, the fluid is assuned Newtonian and incompressíble, while the porous media is rigid, homogeneus and isotropic. This work can be divided in two main parts. In the first one, flows are modelled through regions containing saturated porous media and regions where there is nothing but the fluid. Conditions of compatibility in the interfaces that divide the regions are discussed and a flow modelling is stablished where there are no crosaflow through the interfaces. The second part is concerned with flows in unsaturated porous media, where the effect of capillery pressure is considered. In this Part a model is stablished and unidimensíonal situations are simulated. Several cases are studied and the filling-up of a porous plate is among them,
with and without frictíon effect and gravitational forces. The
obtainment of results, in such cases, requires the numeric
solution of a non-linear hyperbolíc system of differential
equations.
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[en] MODELING AND SIMULATION OF ENERGY TRANSFER IN SATURATED POROUS MEDIA VIA MIXTURE THEORY / [pt] MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA EM MEIOS POROSOS SATURADOS VIA TEORIA DE MISTURASMARIA LAURA MARTINS COSTA 28 June 2012 (has links)
[pt] O objetivo principal deste trabalho foi apresentar um modelo matemático que permitisse uma descrição local do processo de transferência de energia num escoamento saturado através de um meio poroso rígido. Este modelo teve como base o ponto de vista da Teoria de Misturas. Neste contexto, fluido e sólido (o meio poro) foram tratados como constituintes contínuos de uma mistura binária, coexistindo superpostos em todo o volume da mistura. Um importante aspecto levado em conta no presente trabalho foi permitir que os constituintes fluido e sólido possuíssem seus próprios campos de temperatura, de tal que a hipótese de equilíbrio térmico não foi suposta a priori.
Problemas envolvendo convecção livre e forçada foram simulados numericamente. A transferência de calor por convecção forçada num canal poroso limitado por duas placas planas isotérmicas foi considerado em três casos diferentes. No primeiro, foram consideradas quatro condições de contorno na direção x. No segundo, a ausência de condição de contorno para o constituinte fluido na saída do canal, levou à utilização de um esquema iterativo, a única condição de contorno prescrita na direção x foi a temperatura do constituinte fluido na entrada do canal. Um trocador de calor de leito poroso num arranjo em contra-corrente também foi considerado. O trocador consistia de dois canais porosos, separados por uma parede impermeável sem resistência térmica.
A convecção natural numa cavidade porosa foi também simulada, sendo considerado o efeito de alguns parâmetros adimensionais. Linhas de corrente e isotermas (para os dois constituintes) foram plotadas em alguns casos representativos. / [en] The main of tis work was to present a mathematical model, suitable for a local description of energy transfer process in a saturated flow thorough a rigid porous medium. This model was constructed based upon the Theory of Mixtures viewopoint. In this context, fluid and solid (the porous medium) were treated as continuous constituents of a binary mixture, coexisting supperposed in the whole volume of the mixture. One important aspect focused on the present work was that fluid and solid constituents were allowed to hav their own temperature fields, so that no thermal equilibrium between them was supposed a priori.
Forced and free convection problems were numerically simulated. The forced convection heat transfer in a porous channel bounded by two isothermal flat plates was considered in three different cases.In the first one, four boundary conditions on x-direction were considered. In the second case, the absence of boundary condition for the fluid constituent at the channels exit, led to the utilization of an iterative procedure.
Finally, in the third case, in which an iterative algorithm was presented, the fluid constituent inlet temparature was the only boundary condition prescribed on x-direction.
A packed-bed heat exchanger in counter-flow arrangement was alo considered. The heat exchanger consisted of two porous channels, separated by impermeable wall without thermal resistence.
The natural convection flow in a porous cavity was also simulated. The effect of some dimensionless parameters was considered. Stream lines and isotherms (for both constituents) were plotted for some representative cases.
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[en] OIL WATER EMULSIONS FLOW THROUGH MICRO-CAPILLARIES / [pt] ESCOAMENTO DE EMULSÕES ÓLEO EM ÁGUA ATRAVÉS DE MICRO-CAPILARESMIGUEL EDUARDO DEL AGUILA MONTALVO 26 November 2008 (has links)
[pt] Evidências experimentais demonstram o potencial da injeção
de emulsões no
aumento do fator de recuperação de óleo. O mecanismo
responsável por esta
melhor varredura do reservatório é a redução da mobilidade
da água em regiões
do reservatório já varridas por água. Esta redução pode ser
associada ao bloqueio
parcial de gargantas do meio poroso por gotas da fase
dispersa da emulsão. A
eficiência deste bloqueio parcial depende fortemente da
geometria do poro, das
características morfológicas e propriedades físicas da
emulsão injetada. A
utilização eficiente deste método de recuperação é limitada
pela falta de
entendimento fundamental de como emulsões escoam através de
um meio poroso.
Este trabalho tem como objetivo estudar o escoamento de
emulsões através de
gargantas de poros, que são modeladas fisicamente por micro-
capilares com
garganta nos experimentos desenvolvidos nesta pesquisa. Os
resultados mostram
como a permeabilidade varia com as propriedades e
características morfológicas
da emulsão e parâmetros geométricos do micro-capilar. Estes
dados definem as
propriedades necessárias de emulsões em função das
características do
reservatório para a obtenção do efeito de bloqueio parcial
desejado e servem de
entrada de dados para modelo de rede de capilares de
escoamento de emulsões em
meios porosos. / [en] Experimental evidences show the potential of emulsion
injection in the
improvement of oil recovery factor. The responsible
mechanism for this better
reservoir sweep is the water mobility reduction in regions
already swept by water.
This reduction can be associated with partial blockage of
porous media throats by
droplets of emulsion dispersed phase. The efficiency of
this partial blockade
strongly depends on pore geometry, morphological
characteristics and physical
properties of the injected emulsion. The efficient use of
this recovery method is
limited by the lack of fundamental understanding of how
emulsions flow through
a porous medium. This work aims to study the flow of
emulsions through pores
throats, which are physically modeled by constricted micro-
capillaries in the
experiments presented here. The results show how
permeability varies with
geometrical parameters of micro-capillaries, emulsion
properties and
morphological characteristics. These data define the
necessary properties of
emulsions according to the reservoir characteristics to
obtain the desired blocking
effect and serve as input data to capillaries network model
of flow of emulsions in
porous media.
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[en] FLOW OF EMULSIONS IN POROUS MEDIA: EXPERIMENTS AND CAPILLARY NETWORK MODEL / [pt] ESCOAMENTO DE EMULSÕES EM MEIOS POROSOS: EXPERIMENTOS E MODELO DE REDE DE CAPILARESMAO ILICH ROMERO VELASQUEZ 04 March 2010 (has links)
[pt] Objetivo: Transporte de emulsões num meio poroso é relevante para diversas
aplicações em sub-superfície. Muitos processos de recuperação melhorada
de petróleo envolvem formação de emulsões. A modelagem do
fluxo de emulsões num meio poroso é extremamente desafiante. As descrições disponíveis baseadas na viscosidade efetiva não são validas quando
o tamanho das gotas é da mesma ordem de magnitude que o tamanho dos
corpos de poros num meio poroso. Neste caso, intercepção e captura de
gotas podem bloquear parcialmente a passagem dos poros e um modelo
apropriado deve ser capaz de descrever estas mudanças locais de mobilidade.
O modelo desenvolvido neste trabalho é baseado na relação vazão e
queda de pressão do escoamento de emulsões através de capilares com constri
ção. Um modelo de redes de capilares é construído com objetivo de obter
parâmetros macroscópicos a partir do comportamento microscópico. Os resultados
mostram a variação da permeabilidade com o número de capilaridade
e propriedades da emulsão. Para baixas vazões, ou baixos números de
capilaridade, as gotas maiores bloqueiam parcialmente os poros pequenos,
resultando em uma redução da permeabilidade. Para altas vazões, o gradiente
de pressão em cada capilar é alto o suficiente para forçar as gotas
fluir através da constrição. Consequentemente, a permeabilidade aumenta
com o número de capilaridade. Um programa, escrito na linguagem Fortran,
é desenvolvido neste trabalho para simular o escoamento monofásico e
bifásico de emulsões através de um meio poroso utilizando o modelo de rede
de capilares. Na modelagem monofásica, os resultados apresentam uma boa
concordância com as medidas experimentais feitas em mostras de arenito.
Na modelagem bifásica, a comparação dos resultados entre a injeção da fase
continua da emulsão e a injeção de emulsões (fase continua mais gotas) sobre
uma rede inicialmente saturada com óleo mostra um aumento no fator
de recuperação de óleo e uma frente de deslocamento mais uniforme no caso
de injeçãode emulsão. / [en] Objective: Transport of emulsions in porous media is relevant to several
subsurface applications. Many enhanced oil recovery processes involve emulsion
formation and their flow in some form. Modeling the flow of emulsion
in porous media is extremely challenging. The available descriptions based
on effective viscosity are not valid when the drop size is of the same order of
magnitude as the pore-throat size. In this case, drop straining and capturing
may partially block the pore passage and an accurate model should be able
to describe this local changes on mobility. The model developed in this work
is based on the flow rate-pressure drop relationship of emulsion flow through
constricted capillaries. A capillary network model is constructed in order to
obtain macroscopic parameters from upscaling of the microscopic behavior.
The results show how the permeability changes with Darcy velocity and
emulsion properties. At low flow rates, the large drops partially block the
smallest pores, leading to a low permeability. At high flow rates, the pressure
gradient in each capillary is strong enough to force the drops to flow
through the constrictions. Consequently, the permeability rises with capillary
number. A program, written in Fortram language, based on network
model is developed in this work to simulate the single phase and two phase
flow of emulsion through a porous medium. In the single phase model, the
results show good agreement with experimental measurements on samples
of sandstone. In the two phase model, the comparison of results between the
injection of the continuous phase of emulsion and the injection of emulsions
(with drops) on a network initially saturated with oil shows an increase in
the oil recovery factor and a more uniform displacement front in the case
of emulsion injection.
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Estudo experimental e teórico de chamas em escoamento de estagnação imersas em meios porosos inertesRoldo, Ismael January 2015 (has links)
O interesse no desenvolvimento de sistemas eficientes de combustão para reduzir a poluição ambiental e aumentar a eficiência de queima tem chamado a atenção para a combustão em meios porosos inertes. A recirculação de calor, induzida pela matriz sólida a partir dos produtos quentes para os reagentes frios, aumenta a temperatura da chama melhorando a sua estabilidade e permitindo a utilização de combustíveis com baixo poder calorífico. Um estudo teórico recente mostra que uma chama estabilizada por um plano de estagnação imersa em um meio poroso pode, sob certas condições, estender os limites de inflamabilidade de uma mistura de ar e combustível. Por outro lado, o plano de estagnação é um problema que simula o efeito da taxa de deformação do escoamento sobre a estabilidade da chama, o que é relevante para várias configurações de queimador poroso. Portanto, o foco deste trabalho é o estudo da combustão em um queimador poroso com um plano de estagnação. Um experimento é conduzido com empacotamento de esferas, onde uma chama pode ser estabilizada por plano de estagnação devido a um anteparo. A razão de equivalência e a taxa de deformação são controladas pelos fluxos de ar e de combustível e da distância entre injetor e anteparo. A posição da chama é aproximadamente determinada pelo campo de temperaturas medidas por termopares. Complementarmente é realizada uma análise numérica simplificada do problema na qual se pode verificar o efeito da taxa de deformação sobre a estabilidade de chamas em queimadores porosos. Os resultados mostram que é possível estabilizar chamas no interior do meio poroso com plano de estagnação, porém, não foi possível atribuir um aumento de temperatura devido ao aumento da taxa de deformação. / The interest in developing efficient combustion systems to reduce environmental pollution and increase the burning efficiency has called attention to the combustion in inert porous media. The heat recirculation, induced by the solid matrix, from the hot products to the incoming cold reactants, increases the flame temperature and improves its stability, allowing for the use of fuels with low heat content. A recent study shows theoretically that a flame stabilized by a stagnation plane immersed in a porous medium may, under certain conditions, to extend the flammability limits of a mixture of fuel and air. On the other hand, the stagnation plane imposes a certain strain rate on the flow field, which is relevant to various porous burner configurations. Therefore, the focus of this work is the study of combustion in a porous burner with a stagnation plane. An experiment is conducted with packing bed of spheres where a flame can be stabilized against a stagnation plane. The equivalence ratio and the strain rate are controlled by the flows of air and fuel and the distance between the injector and the stagnation plane. The flame position is approximately determined by the temperature field measured by thermocouples. In addition, it is performed a simplified numerical analysis of the problem in which one can see the effect of the strain rate on the stability of flames in porous burners. The results show that it is possible to stabilize flames within the porous medium with stagnation plane, however, it has not been possible to assign a temperature increase due to the increased strain rate.
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