Análisis hidromecánica del flujo a través de un medio poroso discontinuo utilizando XFEM

Abstract

La modelación del transporte de fluidos en materiales porosos fisurados es de suma importancia en diversos problemas industriales. Para una evaluación numérica confiable de la durabilidad es fundamental analizar la interacción entre el estado actual de deterioro del medio y el transporte de fluido a través del mismo. En este trabajo, se presenta un modelo hidro-mecánico acoplado, basado en la teoría de Biot-Coussy. Suponiendo un medio poroso completamente saturado, las ecuaciones que gobiernan el problema se obtienen a partir del balance de masa y de momentum, tanto del fluido como del sólido poroso, y de los modelos constitutivos del sólido y del fluido en términos de presión y desplazamiento. Para el tratamiento de las discontinuidades, se aplica elMétodo de Elementos Finitos eXtendido mientras que el flujo de fluido a través de las fisuras se modela utilizando una extensión de la ley de Poiseuille para flujo de fluidos viscosos entre dos placas paralelas, donde la conductividad depende de la viscosidad dinámica del fluido y de la apertura de la fisura. Se presentan resultados numéricos de ensayos en medios fisurados, analizando tanto la sensibilidad de los resultados a la apertura de fisura como el acoplamiento con el campo de desplazamientos.