Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barroca Neto, álvaro
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/13015
Resumo: 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.
id UFRN_68f6e7dbe8f061765cea8df1c788b76f
oai_identifier_str oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/13015
network_acronym_str UFRN
network_name_str Repositório Institucional da UFRN
repository_id_str
spelling Barroca Neto, álvarohttp://lattes.cnpq.br/2194067631173871http://lattes.cnpq.br/7151949476055522Silva, Luciano Rodrigues dahttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783310Y1Mohan, Madras Viswanathan Gandhihttp://lattes.cnpq.br/1995273890709490Leite, Francisco Edcarlos Alveshttp://lattes.cnpq.br/3650123589671260Sales, Fábio Henrique Silvahttp://lattes.cnpq.br/7901813667971809Lucena, Liacir dos Santos2014-12-17T14:09:13Z2012-11-062014-12-17T14:09:13Z2012-02-29BARROCA NETO, álvaro. Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto. 2012. 202 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/13015The 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 dá um caráter preditivo às simulações computacionais baseadas em modelos detalhados da geometria porosa de um meio. Nós utilizando o software FLUENT para investigar o escoamento de um fluido newtoniano viscoso através de um meio fractal aleatório que simplifica um meio poroso desordenado bidimensional representando um reservatório de petróleo. Este modelo fractal é formado por obstáculos de diversos tamanhos, cuja função de distribuição segue uma lei de potência, onde o expoente é definido como sendo a dimensão fractal de fracionamento Dff do modelo e caracteriza o processo de fragmentação desses obstáculos. Eles são aleatoriamente dispostos em um canal retangular. O processo de modelagem incorpora conceitos modernos, leis de escala, para analisar a influência das heterogeneidades encontradas nos campos da porosidade e da permeabilidade de tal maneira que se possa caracterizar o meio em função de suas propriedades fractais. Este procedimento permite analisar numericamente as medidas da permeabilidade k e do coeficiente de arrasto Cd propondo relações, tipo lei de potência, para essas propriedades sobre vários esquemas de modelagem. O propósito desta pesquisa é estudar a variabilidade proporcionada por estas heterogeneidades onde o campo de velocidade e outros detalhes da dinâmica dos fluidos viscosos são obtidos resolvendo numericamente as equações da continuidade e de Navier-Stokes no nível de poros e observar como a dimensão fractal de fracionamento do modelo pode afetar as suas propriedades hidrodinâmicas. Neste estudo foram consideradas duas classes de modelos, modelos com porosidade constante, MPC, e modelos com porosidade variável, MPV. Os resultados permitiram-nos encontrar relações numéricas entre a permeabilidade, coeficiente de arrasto e os parâmetros geométricos do modelo. Com base nestes resultados numéricos propusemos relações de escala envolvendo os parâmetros relevantes do fenômeno. Nesta pesquisa foram determinadas equações analíticas para Dff em função dos parâmetros geométricos dos modelos. Constatamos também uma relação entre a permeabilidade e o coeficiente de arrasto onde uma é inversamente proporcional à outra. Quanto à diferença de comportamento ela é mais marcante nas classes de modelos MPV. Isto é, o fato da porosidade variar nestes modelos constitui um fator adicional que desempenha um papel significativo na análise de fluxo. Finalmente, os resultados encontrados se mostraram consistentes e satisfatórios, o que demonstra a eficácia da referida metodologia para todas as aplicações analisadas nesta pesquisa.application/pdfporUniversidade Federal do Rio Grande do NortePrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do PetróleoUFRNBRPesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de PetróleoFluidosMeios porosos desordenadosFLUENTLeis de PotênciaDimensão fractal de fracionamentoSistemas complexos desordenados.FluidsDisordered porous mediaFLUENTPower lawsFractal dimension of fractionationDisordered complex systems.CNPQ::OUTROSSimulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrastoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALSimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdfapplication/pdf1929903https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/1/SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf92f40cf4d3b6ab5536ad5ad3d2aa192aMD51TEXTAlvaroBN_TESE.pdf.txtAlvaroBN_TESE.pdf.txtExtracted texttext/plain462651https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/6/AlvaroBN_TESE.pdf.txtc77aa6a268a1c27c6e96332ffcc316ffMD56SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.txtSimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.txtExtracted texttext/plain462651https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/8/SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.txtc77aa6a268a1c27c6e96332ffcc316ffMD58THUMBNAILAlvaroBN_TESE.pdf.jpgAlvaroBN_TESE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6045https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/7/AlvaroBN_TESE.pdf.jpga88a6a18c28bab09dd1b5ce1ec2a644cMD57SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.jpgSimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6045https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/9/SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.jpga88a6a18c28bab09dd1b5ce1ec2a644cMD59123456789/130152019-01-29 15:45:07.324oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/13015Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2019-01-29T18:45:07Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
dc.title.por.fl_str_mv Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
title Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
spellingShingle Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
Barroca Neto, álvaro
Fluidos
Meios porosos desordenados
FLUENT
Leis de Potência
Dimensão fractal de fracionamento
Sistemas complexos desordenados.
Fluids
Disordered porous media
FLUENT
Power laws
Fractal dimension of fractionation
Disordered complex systems.
CNPQ::OUTROS
title_short Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
title_full Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
title_fullStr Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
title_full_unstemmed Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
title_sort Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto
author Barroca Neto, álvaro
author_facet Barroca Neto, álvaro
author_role author
dc.contributor.authorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.authorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2194067631173871
dc.contributor.advisorID.por.fl_str_mv
dc.contributor.advisorLattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7151949476055522
dc.contributor.referees1.pt_BR.fl_str_mv Silva, Luciano Rodrigues da
dc.contributor.referees1ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees1Lattes.por.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783310Y1
dc.contributor.referees2.pt_BR.fl_str_mv Mohan, Madras Viswanathan Gandhi
dc.contributor.referees2ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees2Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1995273890709490
dc.contributor.referees3.pt_BR.fl_str_mv Leite, Francisco Edcarlos Alves
dc.contributor.referees3ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees3Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/3650123589671260
dc.contributor.referees4.pt_BR.fl_str_mv Sales, Fábio Henrique Silva
dc.contributor.referees4ID.por.fl_str_mv
dc.contributor.referees4Lattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/7901813667971809
dc.contributor.author.fl_str_mv Barroca Neto, álvaro
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Lucena, Liacir dos Santos
contributor_str_mv Lucena, Liacir dos Santos
dc.subject.por.fl_str_mv Fluidos
Meios porosos desordenados
FLUENT
Leis de Potência
Dimensão fractal de fracionamento
Sistemas complexos desordenados.
topic Fluidos
Meios porosos desordenados
FLUENT
Leis de Potência
Dimensão fractal de fracionamento
Sistemas complexos desordenados.
Fluids
Disordered porous media
FLUENT
Power laws
Fractal dimension of fractionation
Disordered complex systems.
CNPQ::OUTROS
dc.subject.eng.fl_str_mv Fluids
Disordered porous media
FLUENT
Power laws
Fractal dimension of fractionation
Disordered complex systems.
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::OUTROS
description 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.
publishDate 2012
dc.date.available.fl_str_mv 2012-11-06
2014-12-17T14:09:13Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2012-02-29
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2014-12-17T14:09:13Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv BARROCA NETO, álvaro. Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto. 2012. 202 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/13015
identifier_str_mv BARROCA NETO, álvaro. Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto. 2012. 202 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
url https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/13015
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFRN
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Rio Grande do Norte
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFRN
instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron:UFRN
instname_str Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
instacron_str UFRN
institution UFRN
reponame_str Repositório Institucional da UFRN
collection Repositório Institucional da UFRN
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/1/SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/6/AlvaroBN_TESE.pdf.txt
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/8/SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.txt
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/7/AlvaroBN_TESE.pdf.jpg
https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/13015/9/SimulacaoFluxoFluidos_BarrocaNeto_2012.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 92f40cf4d3b6ab5536ad5ad3d2aa192a
c77aa6a268a1c27c6e96332ffcc316ff
c77aa6a268a1c27c6e96332ffcc316ff
a88a6a18c28bab09dd1b5ce1ec2a644c
a88a6a18c28bab09dd1b5ce1ec2a644c
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1802117567535382528