Predicción Numerica de la Permeabilidad en Tejidos para Proceso de Conformado de Materiales Compuestos

Abstract

[ES] El flujo newtoniano incompresible a través de medios porosos se estudia, con el fin de comprender como la estructura interna del material, por ejemplo, las características que afectan la fracción de volumen sólido y la mecánica resistencia al flujo influencian el comportamiento de la permeabilidad. El trabajo se divide en dos secciones centradas en la microescala y la macroescala, respectivamente; por un lado, la permeabilidad longitudinal y transversal es estudiada representada por una matriz ideal de filamentos se ha obtenido y comparado con modelos teóricos, que describen el comportamiento en función de la fracción de volumen de fibra. Por otro lado, se estudió la permeabilidad a través del plano y del espesor considerando tejidos de una y cuatro capas, compararon los resultados numéricos con trabajos anteriores para definir un patrón de la evolución de la permeabilidad a medida que se modificaba la estructura. Los casos se llevaron a cabo considerando un dominio completo compuesto de un sólido y un espacio vacío, asumiendo para la segunda sección los textiles son impermeables para reducir el costo computacional. Los campos de velocidad y presión se calculan en el dominio del fluido a través de un REV y la permeabilidad del dominio correspondiente al fluido se obtiene mediante un método de homogeneización.

[EN] Incompressible Newtonian flow through poruos mediums are studied, in order to help to understand the influence of the internal structure, such as the characteristics that affect the solid volume fraction and flow resistance on permeability behaviour. The study is divided into two sections focused on the microscale and macroscale, respectively; on the one hand, the longitudinal and transversal permeability represented by an ideal array of filaments have been obtained and compared with analytical models, describing the behaviour as a function of the fibre volume fraction. On the other hand, in-plane and through- thickness permeability by considering textiles of one and four layers were studied, with predicted results about the order of magnitude from previous works were possible to define a pattern of the permeability evolution as the structure was modified. The cases were carried out considering the whole domain composed of both a solid (fibres or yarns) and a void space domain, assuming for the second section the yarns impermeable to reduce the computational cost. Velocity and pressure fields are computed on the fluid domain into a REV and permeability of the medium is obtained by a homogenisation method.