Pantheon Institutional repository
Collect, preserve and disseminate digital academic production in all areas of knowledge.
Comprise the assets of the repository, in addition to theses and dissertations at UFRJ, scientific articles, electronic books, book chapters and papers presented at events for teachers, researchers, administrative staff and students of master's and doctoral degrees.
Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11422/26929
| Type: | Tese |
| Title: | Modelo de duas escalas para estudo numérico da acidificação em meios porosos considerando ácidos com comportamento reológico complexo |
| Author(s)/Inventor(s): | Motta, Allan Barbosa Geoffroy |
| Advisor: | Thompson, Roney Leon |
| Abstract: | Este trabalho tem por objetivo elaborar um modelo de duas escalas para estudar o escoamento de um fluido não newtoniano reativo em meio poroso. O modelo é capaz de fornecer previsões qualitativas em escala de Darcy, de padrões de dissolução e de variáveis de interesse, como o pore volume to breakthrough. O fechamento do modelo é feito com informações provenientes da menor escala, a escala de poro. O sistema de equações proposto é baseado na Teoria Contínua de Mistura e outros modelos contínuos presentes na literatura. O termo de interação é modelado da maneira clássica analítica mas também de maneira numérica, permitindo que diferentes geometrias idealizadas de poro tenham impacto no resultado da escala de Darcy, além de permitir o relaxamento de outras hipóteses restritivas necessárias para a metodologia de obtenção do termo de interação analítico. Também é proposto um modelo para contabilizar o efeito de variação local da viscosidade devido a mudança no pH, que é um fenômeno presente em ácidos viscoelásticos aplicados na técnica de acidificação de matrizes e que permitem que o fluido trate regiões menos propensas, de menor permeabilidade. O modelo proposto foi implementado através de um solver no software de código aberto OpenFOAM. Simulações foram realizadas considerando o termo de interação analítico para um fluido power-law e resultados preliminares foram gerados para analisar a influência do índice power-law e do modelo de pH, para diferentes números de Damköhler. A partir desses resultados, foi possível observar o impacto expressivo do modelo reológico nos resultados. Ainda, foram gerados resultados em escala de poro que indicam forte impacto da geometria de poro na análise do problema e estes resultados são aplicados nas simulações em escala de Darcy e seus efeitos são analisados |
| Abstract: | This work aims to develop a two-scale model to study the ow of a reactive non-Newtonian uid in a porous medium. The model is able to provide qualitative predictions on a Darcy scale, dissolution patterns and variables of interest, such as pore volume to breakthrough. The model closure uses information from the smallest scale, the pore scale. The proposed system of equations is based on the Continuum Mixture Theory and other continuous models present in the literature. The interaction term is modeled in the classic analytical way but also numerically, allowing di erent idealized pore geometries to have an impact on the result of the Darcy scale, in addition to allowing the relaxation of other restrictive hypotheses necessary for the methodology to obtain the analytical term of interaction. A model is also proposed to account for the e ect of local variation in viscosity due to the change in pH, which is a phenomenon present in viscoelastic acids applied in the matrix acidi cation technique and that allow the uid to treat less prone regions, with less permeability. The proposed model was implemented using a solver in the open source software OpenFOAM. Simulations were performed considering the analytical interaction term for a power-law uid and preliminary results were generated to analyze the in uence of the power-law index and the pH model, for di erent Damköhler numbers. From these results, it was possible to observe the expressive impact of the rheological model on the results. Also, pore scale results were generated and indicate a strong impact of pore geometry in the analysis of the problem and these results are applied in Darcy scale simulations and their e ects are analyzed |
| Keywords: | Fluidos não-newtonianos Reologia Escala de Darcy Porosidade Teoria Contínua de Mistura |
| Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | Dec-2022 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | MOTTA, Allan Barbosa Geoffroy. Modelo de duas escalas para estudo numérico da acidificação em meios porosos considerando ácidos com comportamento reológico complexo. 2022. 207 f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022. |
| Appears in Collections: | Engenharia Mecânica |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 948004.pdf | 4.91 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.