Movimiento de fluido en la inter-región fluido/medio poroso

 

J.A. Ochoa-Tapia, F.J. Valdés-Parada, B. Goyeau, D. Lasseux

 

 

En muchos procesos de transporte y reacción de interés en ingeniería química se sabe que ocurren variaciones rápidas de la velocidad cerca de las fronteras de medios porosos. Sin embargo, modelar la extensión de las capas límite resultantes ha sido el tema de un largo debate en la literatura. En específico, el modelado del transporte de cantidad de movimiento entre un medio poroso y un fluido ha sugerido la inclusión de términos adicionales a la ley de Darcy. El origen de tales correcciones puede verse como el resultado de un método de escalamiento para desarrollar la ecuación gobernante a la escala de Darcy. Para atender esto, en este trabajo llevamos a cabo simulaciones a escala de poro en un modelo de medio poroso idealizado que consiste en arreglos de canales rectos que permiten obtener expresiones analíticas de los perfiles de velocidad a la escala de Darcy al llevar a cabo la operación de promediado (en lugar de la operación de escalamiento). Nuestros resultados muestran la dependencia del tamaño y forma de las zonas de transición con el tamaño del dominio de promediado cuando se estudia el transporte de cantidad de movimiento entre un medio poroso y un fluido pero también en la frontera entre un medio poroso y la pared. Con esta metodología de baja demanda computacional, podemos concluir que la existencia de una capa límite de velocidad, y por tanto la pertinencia de términos de corrección a la ley de Darcy, está justificada.