Compartilhamento |
![]() ![]() |
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11669
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 |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|
Rachel Manhaes de Lucena.pdf | 14,83 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.