Numerical and Analytical Characterization of Transport Properties for Single Phase Flows in Granular Porous Media
Notice bibliographique
Résumé
The study of fluid flow in porous media is important in many fields from oil recovery and carbon sequestration to fuel cells. An important area still under investigation is the relationship between the porous microstructure and the permeability of a material since accurate permeability estimations are required for predictive continuum models of flow and mass transport through porous media. Tortuosity is another important parameter used in continuous permeability relationships to relate permeability to porosity and other microstructural properties of porous media such as pore connectivity. The focus of this research is to provide foundational tools to characterize porous media flow transport properties such as permeability and tortuosity. To achieve this goal, this thesis is divided into two parts: First, a numerical-based approach (lattice-Boltzmann model) was developed in-house to simulate fluid flow in porous media. This numerical tool was used to determine the permeability of two structured simulated porous domains. The lattice-Boltzmann model was also used in a stochastic model to investigate the impact of the geometric properties of the grains (such as grain aspect ratio) on the tortuosity-porosity relationships in porous media. In the second part, an analytical approach was proposed and used to investigate the tortuosity-porosity relationships in fractal geometries. From the permeability study, it was found that the predictability of the Kozeny-Carman equation (a commonly-used permeability relationship) can be improved with a modified KC parameter that is an algebraic function of porosity. From the numerical stochastic tortuosity study, it was found that tortuosity exhibits an inverse relationship with the porosity that can be expressed in logarithmic form. Furthermore, the adjusting parameters (a and b) were calculated in the tortuosity-porosity correlation of τ=a-b.ln(ϕ). It was found that tortuosity increases with increasing grain aspect ratio. From the analytical tortuosity study, it was found that the analytical tortuosity-porosity relationships in the studied fractal geometries are linear and the tortuosity has an upper bound at the limiting porosity (ϕ=0 for the Sierpinski carpet). These tools and observations provide the capability for predicting continuous permeability and tortuosity correlations that can be used in large-scale continuum modelling of fluid flow in porous media.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».