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Homogenized lattice Boltzmann model for simulating multi-phase flows in heterogeneous porous media

Lautenschläger, Martin und Weinmiller, Julius und Kellers, Benjamin und Danner, Timo und Latz, Arnulf (2022) Homogenized lattice Boltzmann model for simulating multi-phase flows in heterogeneous porous media. Advances in Water Resources, Seite 104320. Elsevier. doi: 10.1016/j.advwatres.2022.104320. ISSN 0309-1708.

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4MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030917082200183X?via%3Dihub

Kurzfassung

A homogenization approach for the simulation of multi-phase flows in heterogeneous porous media is presented. It is based on the lattice Boltzmann method and combines the grayscale with the multi-component Shan–Chen method. Thus, it mimics fluid-fluid and solid-fluid interactions also within pores that are smaller than the numerical discretization. The model is successfully tested for a broad variety of single- and two-phase flow problems. Additionally, its application to multi-scale and multi-phase flow problems in porous media is demonstrated using the electrolyte filling process of realistic 3D lithium-ion battery electrode microstructures as an example. The approach presented here shows advantages over comparable methods from literature. The interfacial tension and wetting conditions are independent and not affected by the homogenization. Moreover, all physical properties studied here are continuous even across interfaces of porous media. The method is consistent with the original multi-component Shan–Chen method (MCSC). It is as stable as the MCSC, easy to implement, and can be applied to many research fields, especially where multi-phase fluid flow occurs in heterogeneous and multi-scale porous media.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/188805/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Homogenized lattice Boltzmann model for simulating multi-phase flows in heterogeneous porous media
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lautenschläger, MartinMartin.Lautenschlaeger (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3266-4218NICHT SPEZIFIZIERT
Weinmiller, Juliusjulius.weinmiller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kellers, Benjaminbenjamin.kellers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Danner, TimoTimo.Danner (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2336-6059NICHT SPEZIFIZIERT
Latz, Arnulfarnulf.latz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-1449-8172NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2022
Erschienen in:Advances in Water Resources
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.advwatres.2022.104320
Seitenbereich:Seite 104320
Verlag:Elsevier
ISSN:0309-1708
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Effiziente Alternative zur strukturaufgelösten Batteriesimulation
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Elektrochemische Energiespeicherung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E VS - Verbrennungssysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Materialen für die elektrochemische Energiespeicherung
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Technische Thermodynamik > Computergestützte Elektrochemie
Hinterlegt von: Lautenschläger, Martin
Hinterlegt am:21 Okt 2022 17:11
Letzte Änderung:21 Okt 2022 17:11

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