SIMULACIONES DEL FLUJO EN MEDIOS PERMEABLES SATURADOS A LA ESCALA DE POROS
GERARDO ZEGERS R.1
PAULO HERRERA R.2
RESUMEN
En los últimos años, ha habido varios avances en las técnicas computacionales que han permitido investigar diferentes procesos físicos en medios porosos a la escala de poros a través de simulaciones numéricas. Estas simulaciones consideran medios porosos sintéticos formados por granos regulares y dispuestos en diferentes configuraciones geométricas. A partir de las distintas configuraciones y a través de simulaciones numéricas es posible imitar los patrones de flujo que existen en medios permeables reales y simular procesos de transporte que ocurren a la escala de poros. A pesar de avances recientes en este tipo de estudios, existen pocos resultados que permitan determinar la influencia de las configuraciones geométricas sobre los procesos de flujo y transporte. El objetivo principal de esta investigación es estudiar la influencia de las configuraciones geométricas en los campos de velocidad simulados para medios porosos saturados bidimensionales (2D). Para generar los campos de velocidades a partir de simulaciones numéricas utilizamos OpenFOAM. Usando OpenFOAM es posible simular simultáneamente diversos procesos físicos, por ejemplo, el flujo y ecuaciones de transporte en geometrías complejas como las que resultan de las distintas configuraciones de poros analizadas. Generamos los medios permeables sintéticos en 2D a partir de granos sólidos circulares ubicados de manera ordenada y aleatoria según sea el caso. Para cada configuración geométrica simulamos el campo de flujo y calculamos propiedades efectivas, tales como la tortuosidad, velocidad media y conductividad hidráulica. El análisis de los resultados de las simulaciones muestra que en todas las configuraciones simuladas las propiedades de flujo efectivas se hacen válidas a partir de 10 a 15 granos. Para una misma porosidad y condiciones de borde, la tortuosidad en la geometría aleatoria es mayor que en las configuraciones ordenadas, mientras que la conductividad hidráulica es menor. Estos resultados indican que la distribución de los poros puede tener una gran influencia en los parámetros efectivos que se utilizan para describir medios permeables como medios continuos, por lo tanto la generalización de los resultados obtenidos a partir de las distintas geometrías de granos puede ser difícil o imposible.
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1 Estudiante Magister RHMA, Depto. de Ingeniería Civil, Universidad de Chile – gzegers@ing.uchile.cl
2 Profesor Asistente, Depto. de Ingeniería Civil, Universidad de Chile – pherrera@ing.uchile.cl
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