Пористая среда представляет собой твердую матрицу, содержащую множество пор, например: песок, уголь, галька или же поролон, вспененный полиуретан и.т.д. Фильтрация смесей через пористые среды всегда сопровождается осаждением примеси на станки пор. Этот эффект называется сорбцией и на нем основана работа большинства фильтров. В процессе сорбции объем пор уменьшается, происходит засорение среды, что влияет на способность жидкости просачиваться через нее. Этот процесс называется закупоркой среды. В лаборатории «Подземной утилизации углерода» была разработана математическая модель, позволяющая описывать течение смеси через пористые среды с учетом закупорки. Совместно с лабораторией «Физической гидродинамики» была проведена экспериментальная верификация данной модели.

Проблема состояла в том, что математическая модель содержит несколько эмпирических параметров. Прямое экспериментальное измерение таких параметров весьма затруднено. Верификация состояла в оценке таких параметров путем решения обратной задачи. Решение обратной задачи формулируется так: нужно определить параметры математической модели, используя характеристики, прямо измеряемые в эксперименте. Так экспериментально были получены зависимости концентрации примеси и расхода смеси от времени при фильтрации через тонкую трубку, заполненную пористой средой. Был создан программный продукт, который позволяет по этим данным оценить параметры исходной модели. Эксперимент был повторен для различных концентраций примеси, скоростей течения и перепадов давления между концами трубки. Для каждого эксперимента были оценены параметры модели. Анализ более чем двух десятков экспериментов показал, что, как и предполагалось, параметры модели действительно являются материальными константами, то есть зависят только от материала среды и химического состава прокачиваемой смеси. Работа была выполнена в рамках проекта «Динамика транспорта примеси при фильтрации растворов и суспензий высокой концентрации через пористые среды» поддержанного грантом Российского научного фонда № 20-11-20125 под руководством сотрудника лаборатории «Подземной утилизации углерода» Марышева Бориса Сергеевича. Результаты представлены в недавно вышедшей статье

Maryshev B.S., Evgrafova A.E., Khabin M.R. Identification of transport parameters for the solute filtration through porous media with clogging // Journal of Porous Media. – 2022. – https://doi.org/10.1615

• Prev
• Next