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Tipo do documento: Tese
Título: Estudo Numérico da dissolução do CO2 em aquíferos salinos com interface deformada
Título(s) alternativo(s): Numerical study of CO2 dissolution in saline aquifers with deformed interface
Autor: Lucena, Rachel Manhães de 
Primeiro orientador: Mangiavacchi, Norberto
Primeiro coorientador: Pontes, José da Rocha Miranda
Primeiro membro da banca: Anjos, Gustavo Rabello dos
Segundo membro da banca: Savi, Marcelo Amorim
Terceiro membro da banca: Rosa, Reinaldo Roberto
Resumo: Consideramos o problema de geração de fingers induzidos por flutuações de densidade do fluido que ocupa um meio poroso pela instabilidade de uma camada de fluido parcialmente miscível dissolvendo em uma camada fluido menos denso existente abaixo. O processo de fingering induz uma distribuição desigual de CO2 dissolvido nas camadas superiores, o que afeta a distribuição da tensão superficial na interface, e desestabiliza a geometria de superfície plana. Assumimos uma interface curva para modelar os efeitos de tensão superficial. O principal objetivo é verificar se a superfície curva aumenta a taxa de dissolução CO2 e avaliar uma curvatura que maximiza a dissolução do gás. São realizadas simulações numéricas bidimensionais e dependentes do tempo, assumindo que o fluxo é governado pela Lei de Darcy, juntamente com a aproximação de Boussinesq, para contabilizar os efeitos introduzidos pela flutuação de densidades dependente da concentração. Os resultados mostraram que a deformação da interface induz o início da formação dos fingers, entretanto o aumento dessa deformação diminui a quantidade de fingers. Tal como o fluxo de dissolução é influenciado pelas deformações idealizadas. O campo de velocidade é modelado por uma formulação vorticidade-função de corrente. As equações resultantes são resolvidos através de Taylor-Galerkin, Método dos Elementos Finitos, utilizando o Método de Crank-Nicolson para a discretização temporal.
Abstract: We address the problem of buoyancy-driven fingering generated in porous media by the instability of a partially miscible fluid layer dissolving in a less dense fluid existing underneath. The fingering process induces an uneven distribution of dissolved CO2 in the upper layers, which affects the surface tension distribution at the interface, and unstabilizes the geometry of the flat surface. We assume a curved interface to model surface tension effects. The main purpose is to check if the curved surface increases the CO2 dissolution rate and a evaluate a curvature that maximizes the gas dissolution. A 2D time dependent numerical simulation is performed, assuming that the flow is governed by Darcy s law, along with the Boussinesq approximation, to account for buoyancy effects introduced by concentration dependent densities. The results show that the interface deformation induces the onset of fingering, however the number of fingers decreases as the deformation increases and the dissolution rate is influenced by the prescribed interface deformations. The velocity field is modeled by a vorticity-stream function formulation. The resulting equations are solved through the Taylor-Galerkin Finite Element Method, using a Crank-Nicolson time discretization.
Palavras-chave: Mechanical Engineering
Fluid Mechanics
Fingering
Hydrodynamic instabilities
Porous media flow
Carbon sequestration
Finite elementmethod
Engenharia mecânica
Mecânica dos fluidos
Fingering
Instabilidades hidrodinâmicas
Escoamento em meios porosos
Sequestro de gás carbônico
Método dos elementos finitos
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação: LUCENA, Rachel Manhães de. Estudo Numérico da dissolução do CO2 em aquíferos salinos com interface deformada. 2016. 137 f. Tese (Doutorado em Fenômenos de transporte; Mecânica dos sólidos) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2016.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11669
Data de defesa: 14-Dez-2016
Aparece nas coleções:Doutorado em Engenharia Mecânica

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