Modelización matemática de procesos de transporte en medios de doble porosidad. Una aplicación práctica en automoción

Abstract

En este trabajo se plantean y analizan las ecuaciones de transporte en medios continuos de doble porosidad, prestando especial atención a la modelización de los fenómenos de adsorción y desorción que típicamente tienen lugar en la escala intraparticular. Se destaca el caso particular de problemas isotermos e incompresibles, en los que las ecuaciones de gobierno se reducen a una ecuación de convección - difusión - reacción en la que el término reactivo está acoplado con las ecuaciones de transporte intraparticular. Se distinguen dos situaciones: el llamado problema de carga, en el que se transporta una mezcla de concentración mayor a la presente en medio inicialmente; y el problema de descarga, en el que se impone el paso de un fluido con concentraciones menores a las presentes inicialmente en el dominio de trabajo. A través del análisis adimensional se ha particularizado el modelo a diversos casos en los que varía la importancia relativa de los fenómenos físicos involucrados. El análisis pormenorizado del problema de carga muestra como la presencia de términos de reacción provoca la formación de choques (frentes verticales) en la solución. En este contexto se comprueba la influencia de la elección de la variable principal de trabajo en la verificación del principio general de balance de masa, mostrando como una incorrecta elección produce la no verificación del mismo, y, por tanto, una incorrecta modelización matemática del proceso. Se finaliza la presentación con algunos ejemplos en geometrías tridimensionales realistas.

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