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Previous issue date: 2012-02-29 / The present study provides a methodology that gives a predictive character the computer simulations
based on detailed models of the geometry of a porous medium. We using the software
FLUENT to investigate the flow of a viscous Newtonian fluid through a random fractal medium
which simplifies a two-dimensional disordered porous medium representing a petroleum reservoir.
This fractal model is formed by obstacles of various sizes, whose size distribution function
follows a power law where exponent is defined as the fractal dimension of fractionation Dff
of the model characterizing the process of fragmentation these obstacles. They are randomly
disposed in a rectangular channel. The modeling process incorporates modern concepts, scaling
laws, to analyze the influence of heterogeneity found in the fields of the porosity and of the
permeability in such a way as to characterize the medium in terms of their fractal properties.
This procedure allows numerically analyze the measurements of permeability k and the drag
coefficient Cd proposed relationships, like power law, for these properties on various modeling
schemes. The purpose of this research is to study the variability provided by these heterogeneities
where the velocity field and other details of viscous fluid dynamics are obtained by solving
numerically the continuity and Navier-Stokes equations at pore level and observe how the fractal
dimension of fractionation of the model can affect their hydrodynamic properties. This study
were considered two classes of models, models with constant porosity, MPC, and models with
varying porosity, MPV. The results have allowed us to find numerical relationship between the
permeability, drag coefficient and the fractal dimension of fractionation of the medium. Based on
these numerical results we have proposed scaling relations and algebraic expressions involving
the relevant parameters of the phenomenon. In this study analytical equations were determined
for Dff depending on the geometrical parameters of the models. We also found a relation between
the permeability and the drag coefficient which is inversely proportional to one another. As
for the difference in behavior it is most striking in the classes of models MPV. That is, the fact
that the porosity vary in these models is an additional factor that plays a significant role in
flow analysis. Finally, the results proved satisfactory and consistent, which demonstrates the
effectiveness of the referred methodology for all applications analyzed in this study. / O presente trabalho proporciona uma metodologia que d? um car?ter preditivo ?s simula??es
computacionais baseadas em modelos detalhados da geometria porosa de um meio. N?s utilizando
o software FLUENT para investigar o escoamento de um fluido newtoniano viscoso
atrav?s de um meio fractal aleat?rio que simplifica um meio poroso desordenado bidimensional
representando um reservat?rio de petr?leo. Este modelo fractal ? formado por obst?culos de
diversos tamanhos, cuja fun??o de distribui??o segue uma lei de pot?ncia, onde o expoente ?
definido como sendo a dimens?o fractal de fracionamento Dff do modelo e caracteriza o processo
de fragmenta??o desses obst?culos. Eles s?o aleatoriamente dispostos em um canal retangular. O
processo de modelagem incorpora conceitos modernos, leis de escala, para analisar a influ?ncia
das heterogeneidades encontradas nos campos da porosidade e da permeabilidade de tal maneira
que se possa caracterizar o meio em fun??o de suas propriedades fractais. Este procedimento
permite analisar numericamente as medidas da permeabilidade k e do coeficiente de arrasto
Cd propondo rela??es, tipo lei de pot?ncia, para essas propriedades sobre v?rios esquemas
de modelagem. O prop?sito desta pesquisa ? estudar a variabilidade proporcionada por estas
heterogeneidades onde o campo de velocidade e outros detalhes da din?mica dos fluidos viscosos
s?o obtidos resolvendo numericamente as equa??es da continuidade e de Navier-Stokes no n?vel
de poros e observar como a dimens?o fractal de fracionamento do modelo pode afetar as suas
propriedades hidrodin?micas. Neste estudo foram consideradas duas classes de modelos, modelos
com porosidade constante, MPC, e modelos com porosidade vari?vel, MPV. Os resultados
permitiram-nos encontrar rela??es num?ricas entre a permeabilidade, coeficiente de arrasto e os
par?metros geom?tricos do modelo. Com base nestes resultados num?ricos propusemos rela??es
de escala envolvendo os par?metros relevantes do fen?meno. Nesta pesquisa foram determinadas
equa??es anal?ticas para Dff em fun??o dos par?metros geom?tricos dos modelos. Constatamos
tamb?m uma rela??o entre a permeabilidade e o coeficiente de arrasto onde uma ? inversamente
proporcional ? outra. Quanto ? diferen?a de comportamento ela ? mais marcante nas classes de
modelos MPV. Isto ?, o fato da porosidade variar nestes modelos constitui um fator adicional que
desempenha um papel significativo na an?lise de fluxo. Finalmente, os resultados encontrados se
mostraram consistentes e satisfat?rios, o que demonstra a efic?cia da referida metodologia para
todas as aplica??es analisadas nesta pesquisa.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/13015 |
| Date | 29 February 2012 |
| Creators | Barroca Neto, ?lvaro |
| Contributors | CPF:00405663404, http://lattes.cnpq.br/7151949476055522, Silva, Luciano Rodrigues da, CPF:07416407400, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783310Y1, Mohan, Madras Viswanathan Gandhi, CPF:04295882755, http://lattes.cnpq.br/1995273890709490, Leite, Francisco Edcarlos Alves, CPF:02529744416, http://lattes.cnpq.br/3650123589671260, Sales, F?bio Henrique Silva, CPF:35139366304, http://lattes.cnpq.br/7901813667971809, Lucena, Liacir dos Santos |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia e Engenharia do Petr?leo, UFRN, BR, Pesquisa e Desenvolvimento em Ci?ncia e Engenharia de Petr?leo |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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