3D打印微模型中溶解度捕获的实验研究
流体动力学
2023-06-23 v1
摘要
理解气体在液体中溶解时的界面传质对于优化大规模碳捕集与封存作业至关重要。虽然CO2气泡在储层卤水中的溶解是实现安全CO2封存的关键机制，但这一过程发生在孔隙尺度，目前尚未被充分理解。描述此类溶解的直接数值模拟(DNS)模型已经存在，并已在诸如液柱中上升气泡等简单案例下通过半解析模型得到验证。然而，对于更复杂的情形，例如孔隙几何中捕获的CO2气泡的溶解——此类情形实验数据集稀少——DNS模型尚未经过实验验证。在本工作中，我们提出了关于3D打印微模型几何中CO2气泡捕获与溶解的实验与数值研究。我们利用3D打印技术生成三种不同几何：单腔几何、三腔几何和多通道几何。为考察捕获与溶解实验结果的可重复性，每种几何打印三次，并对每种几何执行三次相同实验。实验在代表CO2封存应用期间流动的低毛细数下进行。随后进行DNS模拟并与实验结果比较。我们的结果显示了CO2捕获与CO2溶解过程在实验上的可重复性与一致性。在此低毛细数下，由于寄生电流以及与毛细波相关的强时间步长约束，我们的数值模拟器无法准确模拟该过程。然而，我们表明，对于单腔和三腔几何。
引用
@article{arxiv.2306.12697,
title = {Experimental investigation of solubility trapping in 3D printed micromodels},
author = {Alexandros Patsoukis Dimou and Mahdi Mansouri Moroujeni and Sophie Roman and Hannah P. Menke and Julien Maes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12697},
year = {2023}
}