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Geometrische Modellierung und Transporteigenschaften poröser Medien

Christian Manwart

ISBN 978-3-89722-693-7
184 Seiten, Erscheinungsjahr: 2001
Preis: 40.50 €
In diesem Buch wird eine umfassende Analyse der geometrischen Charakteristiken der Mikrostruktur sowie der effektiven Transporteigenschaften verschiedener zweiphasiger poröser Medien beschrieben. Im Einzelnen handelt es sich dabei um die computertomographisch vermessenen Mikrogeometrien eines Fontainebleau und eines Berea Sandsteins sowie physikalische und stochastische Modelle dieser Sandsteine.

Die geometrische Charakterisierung konzentriert sich auf die quantitative Untersuchung von Fluktuationen der lokalen Konnektivität des Porenraumes und geometrischer Messgrößen wie z.B. der Porosität oder der spezifischen Oberfläche. Hierzu werden die lokale Perkolationswahrscheinlichkeit und die lokale Geometrieverteilung eingeführt. Beide Größen erweisen sich als sensitives Mittel zum quantitativen Vergleich von Isotropie, Homogenität und Konnektivität der untersuchten Proben.

Die geometrische Konnektivität des Porenraumes ist unabdingbare Voraussetzung für physikalischen Transport. In einer vergleichenden, geometrischen Analyse findet man hier die deutlichsten Unterschiede zwischen den natürlichen Sandsteinen und den Modellgeometrien. Insbesondere die betrachteten stochastischen Rekonstruktionsmodelle vermögen es nicht, den hohen Konnektivitätsgrad der Originalsandsteine zu reproduzieren. Für diese Modelle erwartet man daher auch ein starkes Abweichen ihrer makroskopischen Transporteigenschaften.

Diese Erwartung wird durch die Ergebnisse einer exakten Berechnung der Flüssigkeitspermeabilität und der elektrischen Leitfähigkeit aus der numerischen Lösung der zugrundeliegenden Transportgleichungen auf der Mikroskala hervorragend bestätigt. Man findet eine enge Korrelation der geometrischen Konnektivität gemessen mit Hilfe des Gesamtanteils perkolierender Unterproben und den physikalischen Transportparametern.

Keywords:
  • Permeabilität
  • elektrische Leitfähigkeit
  • lokale Porositätstheorie
  • stochastische Rekonstruktion
  • Nemerik

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