Équation De Diffusion Thermique, Couverture De Toit 77
Si vous mettez de l'eau pure dans un thermomètre au-dessous de 4 °C, plus il fera froid et plus elle montera. Cette anomalie de densité, contre-intuitive, est à l'origine des phénomènes étudiés dans cet article », explique Frédéric Caupin, professeur à l'Université Claude Bernard Lyon 1 et spécialiste des anomalies de l'eau. Des écoulements d'eau sculptent la surface de la glace L'équipe américaine a observé 3 formes différentes de glace fondue. Entre 0 et 5 °C, les pièces de glaces prennent la forme d'un pic pointant vers le bas, style stalactite, mais parfaitement lisse à sa surface. Cette forme est appelée pinacle. Au-dessus de 7 °C, l'équipe observe la même forme, mais inversée, version stalagmite. Entre 5 et 7 °C, des motifs apparaissent tout le long de sa surface, des ondulations, qui d'après les auteurs de la publication, ressemblerait aux figures en festons observées sur des icebergs. Alors, comment expliquer ces formes? Tout est lié à l'anomalie de densité de l'eau. Cette dernière atteint un maximum vers 4 °C (cf graphe ci-dessous).
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Knudsen a présenté un modèle semi-empirique pour l'écoulement dans le régime de transition, basé sur ses expériences sur de petits capillaires. Pour un milieu poreux, l'équation de Knudsen peut être donnée comme suit N = – ( k μ p a + p b 2 + D K e f f) 1 R g T p b – p a L, {\displaystyle N=-\left({\frac {k}{\mu}}{\frac {p_{a}+p_{b}}{2}}+D_{\mathrm {K}}}^{{\mathrm {eff}}}}right){\frac {1}{R_{\mathrm {g}}}T}{\frac {p_{\mathrm {b}}}-p_{{\mathrm {a}}}{L}},, } où N est le flux molaire, Rg est la constante des gaz, T est la température, Deff K est la diffusivité Knudsen effective du milieu poreux. Le modèle peut également être dérivé du modèle de friction binaire (BFM) basé sur les premiers principes. L'équation différentielle de l'écoulement de transition dans les milieux poreux basée sur le BFM est donnée comme suit ∂ p ∂ x = – R g T ( k p μ + D K) – 1 N. {\displaystyle {\frac {\partial p}{\partial x}}=-R_{\mathrm {g} {\T\left({\frac {kp}{\mu}}+D_{\mathrm {K}}\right)^{-1}N\,. } Cette équation est valable aussi bien pour les capillaires que pour les milieux poreux.
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L'effet de ceci est qu'une peau supplémentaire dépendant du taux apparaît dans la formule de performance d'influx. Certains réservoirs carbonatés ont de nombreuses fractures, et l'équation de Darcy pour l'écoulement multiphase est généralisée afin de gouverner à la fois l'écoulement dans les fractures et l'écoulement dans la matrice (c'est-à-dire la roche poreuse traditionnelle). La surface irrégulière des parois des fractures et le débit élevé dans les fractures, peuvent justifier l'utilisation de l'équation de Forchheimer. Correction pour les gaz dans les milieux fins (diffusion de Knudsen ou effet Klinkenberg)Edit Pour un écoulement de gaz dans de petites dimensions caractéristiques (par exemple, sable très fin, structures nanoporeuses, etc. ), les interactions particules-parois deviennent plus fréquentes, donnant lieu à un frottement supplémentaire sur les parois (frottement de Knudsen). Pour un écoulement dans cette région, où la friction visqueuse et la friction de Knudsen sont toutes deux présentes, une nouvelle formulation doit être utilisée.
Ceci est équivalent à la formulation de la perméabilité effective proposée par Klinkenberg: k e f f = k ( 1 + b p). {\displaystyle k^{\mathrm {eff}}=k\left(1+{\frac {b}{p}}\right)\,. } où b est connu comme le paramètre de Klinkenberg, qui dépend du gaz et de la structure du milieu poreux. Ceci est tout à fait évident si nous comparons les formulations ci-dessus. Le paramètre de Klinkenberg b dépend de la perméabilité, de la diffusivité de Knudsen et de la viscosité (c'est-à-dire, à la fois des propriétés du gaz et du milieu poreux). La loi de Darcy pour les courtes échelles de tempsEdit Pour les très courtes échelles de temps, une dérivée temporelle du flux peut être ajoutée à la loi de Darcy, ce qui permet d'obtenir des solutions valides aux très petits temps (en transfert thermique, on appelle cela la forme modifiée de la loi de Fourier), τ ∂ q ∂ t + q = – k ∇ h, { où τ est une très petite constante de temps qui fait que cette équation se réduit à la forme normale de la loi de Darcy aux temps « normaux » (> nanosecondes).
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