Estudio del crecimiento de una burbuja en un fluido multicomponente a alta presión

Amatriain Carballo, Aitor (2017). Estudio del crecimiento de una burbuja en un fluido multicomponente a alta presión. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S. de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (UPM), Madrid.

Description

Title: Estudio del crecimiento de una burbuja en un fluido multicomponente a alta presión
Author/s:
  • Amatriain Carballo, Aitor
Contributor/s:
  • Parra Fabián, Ignacio Esteban
  • Rubio Calzado, Gonzalo
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería Aeroespacial
Date: July 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (UPM)
Department: Matemática Aplicada a la Ingeniería Aeroespacial
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

En el presente trabajo se considera el problema que consiste en analizar el crecimiento de una burbuja en un fluido: el petróleo, una mezcla multicomponente de diferentes hidrocarburos que en los yacimientos se encuentra a alta presión. Se trata de un fenómeno importante en la industria petrolífera, puesto que la cantidad de gas presente es un indicador de la calidad del petróleo. A pesar de que este problema comenzó a analizarse de forma general a finales del siglo XIX, los modelos realizados hasta ahora no tienen en cuenta el comportamiento termodinámico real de los fluidos, un aspecto muy importante en el presente estudio; esto requiere, además de hacer uso de las ecuaciones de Navier-Stokes, formular el equilibrio químico en la superficie y emplear una ecuación de estado que tenga en cuenta las particularidades del fluido en consideración. Asimismo, en los trabajos previos realizados se ha despreciado el cociente de densidades entre el gas y el líquido, lo cual permite reducir el problema térmico y el másico a una convolución, aunque en este trabajo no se puede llevar a cabo debido a que las presiones son altas. En consecuencia con lo anterior se plantean, asumiendo simetría esférica, las ecuaciones de Navier-Stokes con sus respectivas condiciones de contorno, en las cuales se incluye el equilibrio químico en la superficie junto a un modelo cúbico para la ecuación de estado. Puesto que la resolución numérica de estas ecuaciones es muy costosa se realiza un modelo de pequeñas perturbaciones, lo que reduce el problema a un sistema de tres ecuaciones diferenciales ordinarias, dos problemas parabólicos y una ecuación de equilibrio químico que se resuelven de manera numérica. Además, en base a las relaciones que existen entre las propiedades de transporte del petróleo, el problema se puede simplificar reduciendo a uno el número de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, y, por tanto, disminuyendo el coste computacional. Una vez simulado el problema, los resultados obtenidos con el problema completo no son correctos, aunque en el caso del modelo simplificado la situación es diferente. El comportamiento de las variables tratadas en el problema concuerda con el que se observa en los textos clásicos, pese a que la burbuja crezca poco y las variaciones de composición en el fluido no terminen de ser convincentes. Por tanto, los problemas que aparecen en los resultados obligan a continuar con un análisis exhaustivo de los resultados numéricos del sistema de ecuaciones y su implementación en el programa numérico realizado. Este constituye una herramienta muy valiosa a la hora de profundizar en el comportamiento del fluido que es fruto de estudio.

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Item ID: 47900
DC Identifier: http://oa.upm.es/47900/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:47900
Deposited by: Biblioteca ETSI Aeronauticos
Deposited on: 28 Sep 2017 08:48
Last Modified: 28 Sep 2017 08:48
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