Нелинейные сорбционные эффекты при прокачке наножидкости через пористую среду
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2020-4-09-16Ключевые слова:
пористая среда, прокачка наножидкости, процессы адсорбции и десорбции, критическая скорость отрываАннотация
На основе результатов численного моделирования проведен анализ процесса фильтрации наножидкости с размерами частиц менее 100 нм через пористую среду. Теоретическое описание фильтрационного процесса основано на MIM модели и законе Дарси, которые были модифицированы с учетом обратной нелинейной связи между сорбционными свойствами материала и поровой скоростью. Обсуждается новый параметр, характеризующий данную нелинейность, который фактически представляет собой критическую скорость отрыва частиц от стенок пор. По мере пропитки материала наночастицами происходит изменение проницаемости и пористости среды, которые связаны друг с другом формулой Козени – Кармана. Дополнительная нелинейность в уравнениях позволяет феноменологически учесть эффект, согласно которому закупорка в еще большей степени приводит к уменьшению скорости фильтрации, что вызывает усиление адсорбции примеси. Показано, что варьирование критической скорости отрыва значительно влияет на динамику распределения мобильной и иммобильной примеси в пористом материале.Библиографические ссылки
Valdes J. R., Santamarina J. C. Particle clogging in radial flow: microscale mechanisms, SPE Journal, 2006, vol. 11 (2), pp. 193–198.
Devereux O. F., de Bruyn P. L. Interaction of plane-parallel double layers, Cambridge, MA: MIT Press, 1963, 361 p.
Elimelech M., Gregory J., Jia X., Williams R. A. Particle deposition and aggregation. Measurement, modelling and simulation. Woburn: Butterworth-Heinemann, 1995, pp. 43-46.
Klimenko L. S., Maryshev B. S. Numerical simulation of microchannel blockage by the random walk method. Chemical Engineering Journal, 2020, vol. 381, 122644. DOI: 10.1016/j.cej.2019.122644.
Demin V. A., Maryshev B. S., Menshikov A. I. The motion of the concentration front and adsorption of impurity during pumping of a nanofluid through a porous medium. Computational mechanics of continuous media, 2020, vol. 13, no. 1, pp. 83–97. DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.1.7
Gruesbeck C., Collins R. E. Entrainment and deposition of fine particles in porous media. SPE Journal, 1982, vol. 22 (6), pp. 847–856.
Deans H. A. A mathematical model for dispersion in the direction of flow in porous media. SPE Journal, 1963, vol. 3, pp. 49–52.
Maryshev B. S. On the horizontal pressure filtration of the mixture through a porous medium with clogging. Bulletin of Perm University. Physics, 2016, no. 3 (34), pp. 12–21. DOI: 10.17072/1994-3598-2016-3-12-21.
Nield D. A., Bejan A. Convection in porous media. New York: Springer. 2006, 654 p.
Ferziger J. H., Peric M. Computational methods for fluid dynamics. New York: Springer, 2002, 423 p.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
