Singular nature of nonlinear macroscale effects in high-rate flow through porous media

Mikhail Panfilov; Constantin Oltean; Irina Panfilova; Michel Buès

doi:10.1016/S1631-0721(02)00012-8

Singular nature of nonlinear macroscale effects in high-rate flow through porous media
[Nature singulière des effets macroscopiques non linéaires dans un écoulement à hautes vitesses en milieux poreux]

Présenté par : Charles-Michel Marle

Mikhail Panfilov ^1,² ; Constantin Oltean ¹ ; Irina Panfilova ¹ ; Michel Buès ¹

¹ Laboratoire environnement, Géomécanique et ouvrages–ENSG–INPL, rue du Doyen Marcel Roubault, BP 40, 54501 Vandoeuvre-lès-Nancy, France
² Lomonosov University, Mechanics/Mathematics Faculty, Leninskie Gory, Moscow, Russia

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 1, pp. 41-48.

Résumé
Abstract

On a montré que la loi quadratique d'un écoulement laminaire en milieu poreux aux grands nombres de Reynolds, qui est bien justifiée dans de nombreuses expériences, engendre trois paradoxes fondamentaux. Tous les trois peuvent être résolus en supposant une structure irrégulière de l'écoulement. La singularité est produite par la formation de certaines branches des jets qui entrent dans la zone stagnante et perdent brusquement leur énergie cinétique. Cet effet est confirmé par les simulations numériques.

The quadratic law of laminar flow through porous media at high Reynolds numbers, which is well confirmed by the multiple experimental data, is shown to give rise to three fundamental paradoxes. All them can be resolved by assuming the singular structure of flow. The singularity is produced by the formation of jet brunches which invade the stagnant zones and sharply loss their kinetic energy. The numerical simulation confirms this effect.

Reçu le : 2002-10-01
Accepté le : 2002-10-15
Publié le : 2003-01-01

DOI : 10.1016/S1631-0721(02)00012-8

Keywords: Porous media, Navier–Stokes, Nonlinear correction, Darcy's law, Forchheimer, Flow separation, Streamlines
Mots-clés : Milieux poreux, Navier–Stokes, Correction non linéaire, Loi de Darcy, Forchheimer, Séparation de l'écoulement, Lignes de courant

Affiliations des auteurs :

Mikhail Panfilov ^{1, 2} ; Constantin Oltean ¹ ; Irina Panfilova ¹ ; Michel Buès ¹

¹ Laboratoire environnement, Géomécanique et ouvrages–ENSG–INPL, rue du Doyen Marcel Roubault, BP 40, 54501 Vandoeuvre-lès-Nancy, France
² Lomonosov University, Mechanics/Mathematics Faculty, Leninskie Gory, Moscow, Russia

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Mikhail Panfilov; Constantin Oltean; Irina Panfilova; Michel Buès. Singular nature of nonlinear macroscale effects in high-rate flow through porous media. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 331 (2003) no. 1, pp. 41-48. doi : 10.1016/S1631-0721(02)00012-8. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/S1631-0721(02)00012-8/

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