Hydrodynamic Porosity: A Paradigm Shift in Flow and Contaminant Transport Through Porous Media, Part I

层流 多孔介质 雷诺数 机械 多孔性 流量(数学) 比例(比率) 工作(物理) 指数函数 材料科学 统计物理学 数学 热力学 物理 地质学 岩土工程 湍流 数学分析 量子力学
作者
August H. Young,Z. J. Kabala
标识
DOI:10.5194/hess-2023-208
摘要

Abstract. Pore-scale flow velocity is an essential parameter in determining transport through porous media, but it is often miscalculated. Researchers use a static porosity value to relate volumetric or superficial velocities to pore-scale flow velocities. We know this modeling assumption to be an oversimplification. The variable fraction of porosity conducive to flow, what we define as hydrodynamic porosity, θmobile, exhibits a quantifiable dependence on Reynolds number (i.e., pore-scale flow velocity) in the Laminar flow regime. This fact remains largely unacknowledged in the literature. In this work, we quantify the dependence of θmobile on Reynolds number via numerical flow simulation at the pore scale. We demonstrate that, for a medium with the chosen cavity geometries, θmobile decreases by as much as 42 % over the Laminar flow regime. Moreover, θmobile exhibits an exponential dependence on Reynolds number. The fit quality is effectively perfect, with a coefficient of determination (R²) of approximately 1 for each set of simulation data. Finally, we show that this exponential dependence can be easily solved for pore-scale flow velocity through use of only a few Picard iterations, even with an initial guess that is 10 orders of magnitude off. Not only is this relationship a more accurate definition of pore-scale flow velocity, but it is also a necessary modeling improvement that can be easily implemented.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
我是老大应助王腾锐采纳,获得10
1秒前
伯乐1024完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
凉笙墨染完成签到,获得积分10
3秒前
随缘来一个吧完成签到 ,获得积分10
3秒前
小庄完成签到 ,获得积分10
3秒前
一一完成签到,获得积分20
3秒前
自由无敌完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
活力秋天发布了新的文献求助10
4秒前
程雨佳发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
大个应助青青子衿采纳,获得10
6秒前
6秒前
烟花应助ym采纳,获得10
7秒前
yoyo5678发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
大聪明发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
COY66完成签到,获得积分10
9秒前
哇哈哈哈完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
bkagyin应助夏Eason采纳,获得10
9秒前
10秒前
笔墨倾城发布了新的文献求助50
10秒前
10秒前
英姑应助樱桃采纳,获得10
10秒前
一一发布了新的文献求助10
11秒前
英俊的铭应助无问西东采纳,获得10
11秒前
HuiJN发布了新的文献求助10
11秒前
冷艳翠霜关注了科研通微信公众号
11秒前
COY66发布了新的文献求助10
11秒前
斯文败类应助hqq采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
缥缈月光完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
远志发布了新的文献求助10
14秒前
王腾锐发布了新的文献求助10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Lewis’s Child and Adolescent Psychiatry: A Comprehensive Textbook Sixth Edition 2000
Cronologia da história de Macau 1600
Treatment response-adapted risk index model for survival prediction and adjuvant chemotherapy selection in nonmetastatic nasopharyngeal carcinoma 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
BRITTLE FRACTURE IN WELDED SHIPS 1000
Toughness acceptance criteria for rack materials and weldments in jack-ups 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 物理化学 光电子学 细胞生物学 基因 电极 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6205834
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8032511
关于积分的说明 16729380
捐赠科研通 5297162
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2822279
邀请新用户注册赠送积分活动 1801565
关于科研通互助平台的介绍 1663245