Análise computacional do comportamento de fluidos não newtonianos em meios porosos ordenados

Abstract

Os fluidos não newtonianos são aqueles em que a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação se dá de forma não linear. Na natureza, os fluidos não newtonianos ocorrem, por exemplo, no escoamento de petróleo pela matriz porosa do reservatório. A resistência hidráulica que um fluido apresenta ao escoar em um meio poroso é caracterizada pela permeabilidade. Este trabalho tem o objetivo de determinar correlações para a permeabilidade de fluidos não newtonianos do tipo lei da potência em meios porosos ordenados. O método de Lattice-Boltzmann será usado para resolver o escoamento. Foram analisados meios porosos formados por cilindros alinhados e desalinhados com diferentes porosidades. O fluido não newtoniano foi caracterizado pelo seu índice de escoamento. Foram construídas funções que corrigem as correlações desenvolvidas anteriormente, como as de Christopher and Middleman (1965) e de Sahraoui e Kaviany (1992). Um novo modelo proposto a partir do modelo de Sahraoui e Kaviany (1992) apresentou capacidade de prever o comportamento da permeabilidade para índices de escoamento até 0,4.

Non-Newtonian fluids are those in which the relation between shear stress and strain rate is non-linear. In nature, non-Newtonian fluids occur, for example, in the flow of oil through the porous matrix of the reservoir. The hydraulic resistance that a fluid presents when flowing in a porous medium is characterized by permeability. This study aims to determine correlations for the permeability for the non-Newtonian power law fluids in ordered porous media. The Lattice-Boltzmann method will be used to resolve the flow. Porous media formed by aligned and misaligned cylinders with different porosities were analyzed. The non-Newtonian fluid was characterized for its Power-Law index. Functions were built that correct the correlations developed previously, such as those by Christopher and Middleman (1965) and by Sahraoui and Kaviany (1992). A new correlation is proposed from the correlation of Sahraoui and Kaviany (1992) was able to predict the behavior of permeability for Power-Law index up to 0,4.