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Modeling of biphasic oil-water flow in horizontal pipes using CFD for the prediction of flow patterns

Resumen

Se realizó un estudio CFD del flujo horizontal agua-aceite utilizando los modelos multifásicos Euleriano-Euleriano y de mezcla en conjunto con el modelo de turbulencia k-ε realizable. Los modelos numéricos se realizaron utilizando agua y un aceite mineral con una densidad de 880 kg/m3 y una viscosidad de 180 cP, variando las velocidades superficiales de ambos fluidos en rangos de 0.1–1.2 m/s y 0.1–0.5 m/s respectivamente. Bajo estas condiciones, ingresando los fluidos en estado de mezcla, el patrón estratificado pudo formarse adecuadamente con los dos modelos multifásicos. Aunque el modelo Euleriano-Euleriano, junto al esquema de reconstrucción geométrica, permitió visualizar los patrones dispersos tridimensionales de manera muy similar a los resultados experimentales, el modelo de mezcla no mostró tal similitud, especialmente en las dispersiones de aceite en agua. Adicionalmente, el modelo Euleriano-Euleriano logró predecir de forma aceptable los valores de holdup experimentales con un error promedio de 15.2%, mientras que las caídas de presión presentaron errores muy fluctuantes, llegando a alcanzar valores de hasta 428%.