Transporte de masa y reactantes a escala de poro en flujos de medios porosos multifásicos

Resumen Los procesos reactivos asociados con flujos multifásicos juegan un papel significativo en el transporte de masa en medios porosos no saturados. Por ejemplo, el efecto de las reacciones en la matriz sólida puede afectar la formación y estabilidad de inestabilidades por estrangulación asociadas con la invasión de un fluido no mojante y flotante. En este estudio, nos enfocamos en la formación y estabilidad de canales capilares de un fluido no mojante y flotante (desarrollados debido a inestabilidades capilares) y su impacto en el transporte y distribución de un reactante en el medio poroso. Utilizamos una combinación de cálculos numéricos a escala de poro basados en un modelo de Boltzmann en red (LBM) reactivo multifásico y leyes de escalado para cuantificar (i) el efecto de la disolución en la preservación de inestabilidades capilares, (ii) la profundidad de penetración de la reacción más allá del frente de disolución/fusión, y (iii) la distribución temporal y espacial de la disolución/fusión bajo diferentes condiciones (concentración de reactante en el fluido no mojante, tasa de inyección). Nuestros resultados muestran que, incluso para canales de fluido no mojante tortuosos, leyes de escalado simples que asumen un flujo anular axisimétrico pueden explicar (i) el decaimiento exponencial del reactante a lo largo de los canales capilares, (ii) la dependencia de la profundidad de penetración del reactante en un número de Péclet local (usando la velocidad del fluido no mojante en el canal) y más cualitativamente (iii) la importancia de la eficiencia de fusión/reacción en la estabilidad de los canales de fluido no mojante. Nuestro método numérico nos permite estudiar las retroalimentaciones entre el flujo de fluido multifásico inmiscible y una matriz porosa en evolución dinámica (disolución o fusión), que es un componente esencial del transporte reactivo en medios porosos.