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Calcule a tortuosidade e a difusividade efetiva

O módulo DiffuDict calcula o fator de tortuosidade [1] e a difusividade efetiva de meios porosos.

A mídia porosa para os cálculos com DiffuDict pode ser uma estrutura importada de um arquivo produzido por um dispositivo de imagem 3D (por exemplo, tomógrafo ou FIB/SEM) ou uma mídia de engenharia gerada com GeoDict. Dependendo do tamanho do poro, o fluido difusor pode ser considerado como um contínuo ou como moléculas únicas, difundindo-se por reflexões nas paredes dos poros.

O número de Knudsen (Kn), que descreve a relação entre o diâmetro do poro e o comprimento médio do caminho característico das moléculas no fluido [2], determina qual dos dois modelos é dominante.

Exemplos de Aplicações

• Determinação da tortuosidade dos poros; 
• Estimativa da difusividade efetiva de camadas de difusão de gás com ou sem camadas microporosas; 
• Cálculo da distribuição de concentração dentro de uma camada de catalisador;

Recursos Difusos 

A computação é paralelizada para estações de trabalho de memória compartilhada ou clusters de memória distribuída.

O número de Knudsen (Kn), que descreve a relação entre o diâmetro do poro e o comprimento médio do caminho característico das moléculas no fluido, determina qual dos dois modelos é dominante.:

Números pequenos de Knudsen

Para números de Knudsen pequenos, o fluido é considerado como um contínuo e a distribuição da concentração dentro do meio poroso é governada pela equação de Laplace. A difusividade efetiva é então determinada a partir do fluxo de concentração resultante aplicando a primeira lei de Fick. A difusividade relativa e o fator de tortuosidade são então encontrados comparando a difusividade efetiva através do material poroso com a difusividade total dentro do fluido.

Grandes números de Knudsen

Para grandes números de Knudsen, a reflexão de moléculas individuais nas paredes dos poros é simulada para obter o deslocamento médio quadrado das moléculas ao longo do tempo. A difusividade efetiva pode ser calculada a partir deste valor.

Números intermediários de Knudsen

Para números de Knudsen intermediários, a aproximação de Bosanquet é usada para encontrar a difusividade efetiva pela média entre esses dois casos.