Resumen

En este trabajo se investiga la capacidad de un método de Boltzmann reticular (LBM) multifásico basado en el modelo pseudopotencial de Shan-Chen (S-C) para la simulación de flujos bifásicos a través de medios porosos con alta densidad y alta viscosidad. La precisión y robustez del S-C LBM se examinan mediante la implementación de los operadores de colisión de tiempo de relajación simple (SRT) y de tiempo de relajación múltiple (MRT) con la integración de los esquemas de forzamiento del método de la velocidad desplazada (SVM) y del método de la diferencia exacta (EDM). En este caso, se implementan dos ecuaciones de estado (EoS), a saber, la EoS estándar de Shan-Chen (SC) y la EoS de Carnahan-Starling (CS), con el fin de ensayar el rendimiento de la técnica numérica empleada para la simulación de flujos bifásicos en relaciones de alta densidad. También se utiliza una modificación adecuada en los esquemas de forzamiento para eliminar la inconsistencia termodinámica en la simulación de problemas de flujo bifásico estudiados a bajas temperaturas reducidas. El estudio comparativo de estas mejoras del S-C LBM se realiza considerando un estado de equilibrio de una gota suspendida en la fase vapor. El solver se valida contra la curva de coexistencia analítica para el sistema líquido-vapor y la estimación de la tensión superficial a partir de la Ley de Laplace. A continuación, de acuerdo con los resultados obtenidos, se concluye la elección de un algoritmo numérico eficiente, que incluya un operador de colisión apropiado, un EoS realista y un esquema de forzamiento preciso, para la simulación del transporte de flujo multifásico a través de un medio poroso. Los patrones de transporte de flujo bifásico a través del medio poroso se predicen utilizando el presente esquema numérico en diferentes condiciones de flujo definidas por el número capilar y la relación de viscosidad dinámica. Los resultados obtenidos para la saturación de la fase no húmeda, la estructura de penetración del fluido invasor y los patrones de desplazamiento del flujo bifásico en el medio poroso son comparables con los reportados en la literatura. El presente estudio demuestra que el S-C LBM con el empleo del esquema MRT-EDM, CS EoS, y el esquema de forzamiento modificado es eficiente y preciso para la estimación de las características del flujo bifásico a través del medio poroso.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:medios porosos, lbm, flujo de fase, tiempo de relajación simple, métodos de boltzmann en celosía, métodos de diferencia exacta, características del flujo de fase, esquema de forzamiento preciso, ecuación de estado, esquema de forzamiento modificado
• Keywords:porous media, lbm, phase flow, single relaxation time, lattice boltzmann methods, exact difference methods, phase flow characteristics, accurate forcing scheme, equation of state, modified forcing scheme