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Simulation de perméabilité absolue
avec VGSTUDIO MAX
Simuler la perméabilité absolue sur les images CT de différents matériaux en utilisant le module Simulation de phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX.
Simulation de perméabilité absolue
La perméabilité est la capacité d’un milieu de se laisser traverser par un fluide.
Le module Simulation de phénomènes de transport pour VGSTUDIO MAX :
- Calcule le flux laminaire stationnaire à bas nombres de Reynolds d’un fluide incompressible à travers un matériau poreux.
- Traite directement les données voxel et utilise la détermination de surface locale adaptive à précision sous-voxel dans VGSTUDIO MAX.
- Comporte un « mode d’expérience » permettant d’effectuer une expérience virtuelle et un « mode tenseur » pour calculer le tenseur de perméabilité absolue.
Les simulations de perméabilité reposent sur les hypothèses suivantes concernant le flux visqueux :
- Déplacement d’un fluide simple à travers un pore, passant d’une zone à pression élevée vers une zone à faible pression
- Flux laminaire stationnaire (« Stokes »), à bas nombres de Reynolds, sans tourbillons
- Advection seulement (sans diffusion)
- Fluide incompressible (pas de gaz)
- Le matériau poreux est complètement noyé par le fluide
Équations de base :
Mode d’expérience
En mode d’expérience, le logiciel effectue une expérience virtuelle sur les données CT d’une structure en simulant l’écoulement d’un fluide à travers la structure depuis un plan d’entrée vers un plan de sortie parallèles entre eux. Perpendiculairement aux plan d’entrée et de sortie, il est possible de définir des conditions limites étanches ou intégrées. Une différence de pression ou un débit total peut être spécifié(e) comme grandeur d’entraînement du flux.
Résultats du calcul
Les résultats sont fournis sous forme de visualisations 2D et 3D du champ de vitesse ainsi que de la distribution de pression. Les directions d’écoulement peuvent être visualisées par des lignes de courant en 2D et 3D :
- Champ de vitesse
- Distribution de pression
- Lignes de courant
Résultats supplémentaires
Les résultats supplémentaires suivants sont fournis dans une vue de tableau :
- Perméabilité absolue (valeur scalaire, calculée dans le sens d’écoulement)
- Tortuosité hydraulique (dans le sens d’écoulement calculé)
- Fraction de porosité
- Fraction effective de porosité
- Débit total
- Gradient de pression
Les résultats suivants peuvent être affichés sous forme de courbes le long du sens d’écoulement :
- Vitesse
- Fraction de porosité
- Débit total
Mode tenseur
En mode tenseur, le logiciel calcule la perméabilité tensorielle effective intrinsèque. Il est possible de calculer le tenseur de perméabilité pour toute la structure ou pour des incréments de la structure à l’aide d’un maillage intégré.
Résultats
Comme résultat pour la perméabilité absolue, le logiciel vous fournit le tenseur de perméabilité sous forme de visualisations 2D et 3D.
- Les résultats sont affichés sous forme ellipsoïde dans le centre du volume simulé.
- Lorsque l’analyse a été effectuée sur un maillage intégré, les résultats sont affichés sous forme ellipsoïde dans le centre de chaque cellule.
- Les axes principaux de l’ellipsoïde sont alignés aux vecteurs propres du tenseur tandis que les longueurs des axes sont proportionnelles aux valeurs propres du tenseur.
- Lorsque l’analyse est effectuée sur un maillage intégré, il est également possible de visualiser la perméabilité absolue moyenne et la fraction de porosité ainsi que les valeurs propres du tenseur de perméabilité en 2D et 3D.
En plus des valeurs propres et vecteurs propres des tenseurs, les composantes du tenseur de perméabilité absolue par rapport au système de coordonnées de simulation sont fournies dans une vue de tableau.
Avantages
Facile à utiliser
- Connaissances en simulation non requises
- Aucun maillage nécessaire
Efficace
- Flux de travail homogène de la segmentation du matériau jusqu’à la simulation au sein d’un même logiciel.
Validé
- Précision et performance démontrées par une étude comparative examinée par les pairs (source : doi:10.1016/j.advwatres.2017.09.007)