Simulação computacional do escoamento de fluidos miscíveis e compressíveis em meios porosos através de técnicas livres de Jacobiana
Este trabalho trata da modelagem e da simulação numérica do escoamento monofásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, no qual o fluido é considerado miscível e compressível. Os meios porosos são modelados pela Equação de Kozeny-Carman Generalizada a três parâmetros (KCG), a qual relac...
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:www.bdtd.uerj.br:1/16358 |
| Acceso en línea: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16358 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Miscible flows Compressible fluids Jacobian free techniques Generalized Kozeny-Karman Equation Escoamento miscível Fluidos compressíveis Técnicas livres de Jacobiana Kozeny-Carman Generalizada Escoamento em meios porosos Métodos de simulação Modelo matemáticos Equações diferenciais parciais Soluções numéricas Permeabilidade CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA::ANALISE NUMERICA |
| Sumario: | Este trabalho trata da modelagem e da simulação numérica do escoamento monofásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, no qual o fluido é considerado miscível e compressível. Os meios porosos são modelados pela Equação de Kozeny-Carman Generalizada a três parâmetros (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade. Essa equação é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura. O software livre de Jacobiana, desenvolvido neste trabalho, para a resolução de problemas formulados em termos de equações diferenciais parciais não-lineares é de interesse crescente para simular processos práticos de engenharia. O chamado “Algoritmo espectral livre de derivadas” foi utilizado na solução de equações não-lineares oriundas da modelagem de escoamentos em meios porosos. O modelo, que foi considerado nesta pesquisa, é aquele empregado para descrever o deslocamento de fluido compressível miscível em meios porosos com fontes e sumidouros, no qual a densidade da mistura de fluidos varia exponencialmente com a pressão. O algoritmo espectral utilizado é um método moderno para a solução de sistemas não-lineares de grande porte, não utiliza qualquer informação explícita associada com a matriz Jacobiana. Modelos para escoamentos bidimensionais são apresentados juntamente com os resultados numéricos, comparando o algoritmo espectral com um método de Newton inexato livre de Jacobiana. Os resultados deste trabalho mostram que esse algoritmo espectral moderno é um método confiável e eficiente para a simulação de escoamentos compressíveis em meios porosos. Os resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heteroêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que são geralmente desafiadores para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como fenômeno de formação de fingers viscosos que ocorre quando a razão de mobilidades é adversa. |
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