Korelasi antara tortuositas maksimum dan porositas medium berpori dengan model material berbentuk kubus

Abstract

Tortuositas merupakan parameter penting dalam suatu medium berpori yang menggambarkan tingkat kompleksitas susunan poros ketika dilewati oleh fluida. Tortuositas dipakai di berbagai bidang, seperti eksplorasi migas untuk analisis reservoir, analisis pembuluh darah dalam dunia medis, analisis difusi massa dalam akar tumbuhan dan lain sebagainya. Tortuositas didefinisikan sebagai perbandingan antara jalur yang dilewati oleh fluida dan jarak terpendek dari satu titik ke titik lain. Dalam makalah ini, dibuat satu unit sel dengan total grid N_s×N_s×N_s yang diisi oleh material dan poros berbentuk kubus. Model susunan material minimum pun dibentuk untuk menjamin unit sel tersebut tidak kolaps ketika memiliki porositas maksimum. Suatu medium dimodelkan mempunyai porositas maksimum ketika masih ada material yang menghubungkan 8 titik sudut dari suatu unit sel. Dari ruang yang tersedia, dihitung semua konfigurasi yang mungkin untuk menyusun poros dengan menggunakan pendekatan fisika statistik. Setiap konfigurasi mewakili mikrostate tertentu. Dengan bantuan komputasi, nilai tortuositas maksimum dihitung untuk setiap mikrostate. Hasil sebelumnya [1] masih belum cukup untuk menunjukan hubungan antara tortuositas dan porositas dengan baik. Dengan model yang dibuat dalam makalah ini, didapat mikrostate yang lebih banyak dan prediksi nilai tortuositas yang sesuai untuk suatu porositas tertentu yakni semakin kecil porositas maka semakin besar tortuositasnya.