Стационарные режимы течения сжимаемой жидкости в пористом слое

Процессы течения жидкости в пористых средах встречается в различных сферах жизнедеятельности человека: строительство, нефтедобыча, природопользование, пищевая промышленность, биомедицина и др. Структура пористых сред чрезвычайно разнообразна, а движущиеся в них газы и жидкости существенно различаются по транспортным и реологическим свойствам. В работе представлена новая связанная модель течения сжимаемой жидкости в пористой среде. Описан вывод определяющих соотношений в рамках термодинамически согласованного подхода. В результате классические модели теории фильтрации дополнены термодинамически согласованными определяющими соотношениями, учитывающими явление бародиффузии. Представлен пример связанной двумерной модели, учитывающей изменение давления, связанное с перераспределением примесей в результате различных транспортных явлений. Установлено, что наибольшее влияние на характер течения оказывает безразмерный комплекс, определяющий режим течения: диффузионный или конвективный (число Пекле). Ускорению массопереноса способствует увеличение пористости слоя и учет эффекта связности. Эта работа представляет интерес при описании процессов массообмена в природных и биологических средах.

Рисунок – Распределение концентрации (а,б) и давления (в,г) в конвективном режиме  без учета a_c=0 (левая колонка) и с учетом коэффициента концентрационного расширения a_c=0.5 (правая колонка)

Работа выполнена к.ф.-м.н. Н.Н. Назаренко, д.ф.-м.н. А.Г. Князевой при поддержке государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0007.

Результаты исследования опубликованы в журнале Lobachevskii Journal of Mathematics  (Q2 Scopus).

Nazarenko, N.N., Knyazeva, A.G. Stationary modes of compressible fluid flow in a thermodynamically consistent coupled model.  Lobachevskii Journal of Mathematics, 45(5), 2391–2402 (2024). https://doi.org/10.1134/S1995080224602492