Nonlinear sorptive effects during the pumping of a nanofluid through porous medium
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2020-4-09-16Keywords:
porous medium, pumping of nanofluid, adsorption and desorption, critical velocity of separationAbstract
Filtration process of a nanofluid with particles size less than 100 nm through a porous medium is analyzed theoretically on the base of direct numerical simulation. Mathematical description of this process is fulfilled using the MIM model and Darcy's law, which are modified to take into account the nonlinear reverse reaction of sorption properties of the material on the intensity of pore velocity. A new parameter, which characterizes this nonlinearity, is introduced into the model. In fact, it represents the value of critical velocity for particle separation from the pore walls by the flow. The values of permeability and porosity decrease in dependence on time during the saturation of porous medium with nanoparticles. These parameters are related with each other by the Kozeny–Carman equation. The results of calculations show that the variation of the critical velocity for particle separation significantly affects on the dynamics of redistribution of the mobile and immobile impurity in porous material.References
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.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
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.
