Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-05-10T22:13:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SolucaoHibridaEquacao.pdf: 2891364 bytes, checksum: 94018feb802c448335174e4d218bc087 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-05-20T13:23:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SolucaoHibridaEquacao.pdf: 2891364 bytes, checksum: 94018feb802c448335174e4d218bc087 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-20T13:23:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SolucaoHibridaEquacao.pdf: 2891364 bytes, checksum: 94018feb802c448335174e4d218bc087 (MD5) 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.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-08-18T11:50:05Z No. of bitstreams: 1 PDF - André Luiz da Silva.pdf: 2669742 bytes, checksum: 796dc6a0d580f489f471969a901b6a51 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T11:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - André Luiz da Silva.pdf: 2669742 bytes, checksum: 796dc6a0d580f489f471969a901b6a51 (MD5) 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.

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 à 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.

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.

[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.

[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.

[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.

[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.

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.

SILVA, Jorge Roberto Pereira da. Invasões múltiplas em meios porosos desordenados. 2013. 73 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by francisco lima (admir@ufc.br) on 2014-03-20T13:24:31Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrpdasilva.pdf: 6783022 bytes, checksum: 56a0994d2bd89d4081cf4955dce1d3dc (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-05-16T21:51:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrpdasilva.pdf: 6783022 bytes, checksum: 56a0994d2bd89d4081cf4955dce1d3dc (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-16T21:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_jrpdasilva.pdf: 6783022 bytes, checksum: 56a0994d2bd89d4081cf4955dce1d3dc (MD5) Previous issue date: 2013 / In this dissertation, we investigate by means of numerical simulations geometrical and transport properties related with the invasion phenomena through disordered porous media in a very slow invasion regime, using two and three dimensions porous medias. Here, the porous media is modeling by means of a random structure, where each pore is represented by a random number comes from a uniform distribution. We assume that the invasion process occurs in the limit of very low viscous force, which means that the invasion process is controlled by capillary force. In this limit the invasion percolation model without trap is suitable. The new aspect incorporated here, consists basically of a multiple invasion process, where after the first invasion takes place only part of the structure of the porous, that was invaded previous, can be invaded again. We study, how the multiple invasion changes the fractal dimension of the invaded cluster. Estimated values for the fractal dimension of the invaded region reveal that the critical exponents vary as a function of the generation number G, i.e., where the number of times the invasion takes place. On base in numerical datas, we show the averaged mass M of the invaded region decreases with a power law as a function of G, M ∼ G{−β} , where the exponents β ≈ 0.59 (2D) and β ≈ 0.73 (3D). We also investigated, how the fractal dimension changes as a function of G, find that the fractal dimension of the invaded cluster changes from df = 1.89 ± 0.02 to ds = 1.22 ± 0.02 and df = 2.52 ± 0.02 to ds = 1.46 ± 0.02 for (2D) and (3D), respectively. These results confirm that the multiple invasion process follows a continuous transition from one universality class (nontrapping invasion percolation) to another (optimal path), furthermore these change are continuos for both dimensionality. Another aspect investigated, was the avalanche distribution in the invasion process. We analyzed how the distribution of avalanche changes as function of G, more precisely, how the multiple invasion process changes the exponent τ of the power law distribution. Regardless the values, we find that the behaviour of the exponents τ looks like the same for both dimensions studied. The exponents τ , initially change in a very slow way until reach a region, of certain value of G which depend on the dimension, they start to decrease in a deep way until reach the saturation value. The saturation value is close, for (2D), to one-dimension cas / Nesta dissertação, investigamos por meio de simulação computacional propriedades geométricas e de transportes relacionadas ao fenômeno de invasão em meios porosos desordenados no regime de invasão muito lento em sistemas bidimensionais e tridimensionais. O meio poroso considerado aqui é representado por meio de uma estrutura desordenada onde a cada poro que compõe este meio se associa um número aleatório obtido a partir de uma distribuição uniforme. Considerando o regime lento de invasão, onde as forças capilares dominam o escoamento em relação as forças viscosas, utilizando para a dinâmica de invasão o modelo de percolação invasiva sem aprisionamento. Introduzimos um variante no modelo de percolação invasiva, assumindo o aspecto de múltiplas invasões, onde a cada nova invasão apenas parte do substrato utilizado na invasão anterior pode ser invadido novamente. Em uma primeira parte, estudamos como o processo de múltipla invasão altera as características do agregado invadido. Valores estimados para a dimensão fractal da região invadida revelam que os expoentes críticos variam em função do número de geração G, isto é, o número de vezes que o processo de invasão foi repetido. Com base em dados numéricos, mostramos que a massa média do agregado invadido decresce na forma de uma lei de potência como função de G, M ~ G^{-β}, com o expoente β = 0.59 (2D) e 0.73 (3D). Investigamos como a dimensão fractal do agregado invadido varia em função dos repetitivos processo de invasão, mostrando que as mesmas variam de df = 1.89 ± 0.02 até ds = 1.22 ± 0.02 para o caso (2D) e df = 2.52 ± 0.02 até ds = 1.46 ± 0.02 para o caso (3D). Os resultados confirmam que o processo de múltiplas invasões segue uma transição continua entre as classes de universalidade do modelo de percolação invasiva sem aprisionamento e ótimo caminho, sendo este comportamento observado em duas e três dimensões. Um outro aspecto investigado nessa dissertação, foi o fenômeno de avalanche que ocorre durante o processo de invasão. Investigamos como a distribuição de tamanhos de avalanche, que se comporta na forma de uma lei de potência P(S, L) ~ S^{-τ} , altera-se em função das múltiplas invasões. Mais precisamente, calculamos como o expoente que governa o comportamento das avalanches se altera em função do número de geração G. Verificamos que este comportamento do expoente em função de G é semelhante para duas e três dimensões, apresentando uma região de mudança suave seguida por uma mudança mais acentuada até atingir um limite de saturação, onde o sistema se comporta de maneira parecida com o caso unidimensional.