Análisis numérico de la dispersión de un contaminante a través de un medio poroso simplificado

Abstract

Se presenta el análisis numérico de la dispersión de un contaminante gaseoso en un medio poroso infinito formado de un arreglo ordenado de partículas con diferentes razones de diámetros (DR). El intervalo cubierto fue 0.2<DR<0.8, el cual corresponde a variaciones sistemáticas en el grado de expansión-contracción de las trayectorias de poro, no incluidos en modelos convencionales. Las porosidades (f) correspondientes a los DR, cubrieron el intervalo 0.27<f<0.72. El número de Reynolds de poro (Re) fue igual a 50×103, correspondiendo a un flujo turbulento completamente desarrollado. Los resultados mostraron que para el caso de DR=0.2 y f=0.27, se forman estructuras de flujo recirculantes y elongadas, las cuales cubren los espacios intersticiales en los poros, provocando una intensificación de la dispersión del trazador y un menor tiempo de homogeneización. En los modelos de mayor DR y menor f, aunque las velocidades locales fueron mayores, las estructuras rotacionales fueron inhibidas y el tiempo de homogeneización aumentó. Considerando que los modelos de mayor f contienen menor cantidad de fase sólida, dicho efecto, puede ser considerado para optimizar el funcionamiento de dispositivos ingenieriles tales como aletas de enfriamiento, arreglos de tubos en intercambiadores de calor y mezcladores estáticos entre otros.