23912

بررسي تجربي پديده انگشتي لزج سيالات غيرنيوتني در محيط هاي متخلخل شكافدار

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1396-1399

1399/12/24

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور - دكتر حميد صفاري

مكانيك

ﺟﺎﺑﺠﺎﻳﻲ ﺳﻴﺎﻟﻲ ﺑﺎ ﻟﺰﺟﺖ ﺑﻴﺸﺘﺮ ﺗﻮﺳﻂ ﺳﻴﺎﻟﻲ ﺑﺎ ﻟﺰﺟﺖ ﻛﻤﺘﺮ ﻣﻨﺠﺮ ﺑـﻪ ﻧﺎﭘﺎﻳـﺪاري در ﺳـﻄﺢ ﻣﺸـﺘﺮك دو ﺳﻴﺎل و درﻧﺘﻴﺠﻪ ﺷﻜﻞﮔﻴﺮي اﻟﮕﻮﻫﺎﻳﻲ ﺷﺒﻴﻪ ﺑﻪ اﻧﮕﺸﺖ ﻣﻲﮔﺮدد در مجموعه حاضر پديده جابجايي سيال نيوتني و غير نيوتني در يك سلول متخلخل شكاف دار به صورت تجربي مطالعه شد. محلول آب- گليسيرين به عنوان سيال جابجا شونده در نظر گرفته شد. از سيال نيوتني آب و سيال غيرنيوتني محلول آب و زانتانگام با نسبت وزني 1/0% و 3/0% به عنوان سيالات جابجاكننده استفاده شد. دبي تزريق شده در محدوده 88/35 تا 76/71 ميلي ليتر بر دقيقه بود و سه شكاف با زواياي °0 (طولي)، ° 45 (مورب) و °90 (عرضي) در سلول متخلخل تعبيه گرديد. از آزمايش ها عكس برداري شد و اثرات نوع سيال جابجاكننده ، دبي و نوع شكاف بر الگوي جابجايي سيال، زمان گشايش و بازده جاروب مورد ارزيابي قرار گرفت ، قابل ذكر است كه پردازش اشكال آزمايشگاهي با نرم افزار متلب صورت پذيرفت. انگشتي هاي بسيار ريز در ابتداي تزريق براي تمام آزمايش ها مشاهده شد و با افزايش دبي تزريق شده توليد انگشتي ها افزايش پيدا كرد. در دبي هاي بالا و پايين شكاف طولي بهترين بازده جاروب را فراهم مي آورد. شكاف هاي مورب در دبي هاي پايين باعث كاهش حركت نسبي راس سيال جابجا كننده مي شود و بازده متوسط جاروب را افزايش مي دهد. با توجه به نوع شكاف و لزجت سيال بازده جاروب با افزايش دبي مي تواند كاهش يابد و يا افزايش پيدا كند. براي سيال نيوتني با لزجت كم اثر كاناليزه شدن مشهود مي باشد در حاليكه با غيرنيوتني شدن سيال و افزايش لزجت اين پديده به ندرت ديده مي شود. در دبي هاي كم وقتي لزجت سيال غيرنيوتني افزايش مي يابد، زمان گشايش افزايش پيدا مي كند. مشاهدات آزمايشگاهي همچنين نشان داد كه در دبي هاي بالا بيشترين بازدهي مربوط به محيط متخلخل با شكاف طولي و سيال با لزجت متوسط مي باشد.

1400/03/03

Experimental investigation on viscous fingering phenomenon of non-Newtonian fluids in fractured porous media

3/15/2022 12:00:00 AM

In the present study the non-Newtonian displacement phenomenon in fractured porous media is experimentally investigated. The glycerin-water solution is considered as displaced fluid. Moreover, water, as Newtonian fluid, and water-xanthan gum solutions with 0.1% and 0.3% concentration, as non-Newtonian fluids, are used as displacing fluids. The injection rate varies in the range of 35.88-71.76 ml/min and three fractures with angle of 0, 45 and 90 degree have been located in porous cell. The effects of fracture type, injection rate and fluid type on displacement pattern, breakthrough time and sweep efficiency are evaluated. All experimental pictures are processed by Matlab software. A lot of tiny fingers are generated at the initial time of tests and the number of them increases with increasing injection rate. The longitudinal fracture provides the best sweep efficiency while the injection rate is enough low or high. At low injection rate, the inclined fracture enhances the sweep efficiency which is a direct result of breakthrough time increment. The injection rate growth can decrease or increase the sweep efficiency depending on fluid viscosity and fracture type. The canalization phenomenon is more remarkable when Newtonian fluid is applied as compared to a non-Newtonian one. The breakthrough time increases with increasing viscosity of non-Newtonian fluid at low injection rate. The experimental observations also show that the maximum sweep efficiency is detected at middle fluid viscosity and longitudinal fracture as injection rate is enough high.

محيط متخلخل , پديده انگشتي لزج

viscous fingering , porous media