求解 Hele-Shaw 细胞中有限迁移率比不混溶驱替的边界元法
流体动力学
2021-04-01 v1 软凝聚态物质
摘要
本文在 Hele-Shaw 细胞内对具有有限迁移率比的两种不混溶流体之间的相互作用进行了数值研究。利用有限迁移率比模型，分析了在低黏度流体与高黏度流体界面处引发的指进不稳定性在不同毛细管数与迁移率比下的表现。本工作的动机在于 CO 封存过程中多孔介质内可能出现的界面不稳定性，但并未试图分析这一复杂问题。相反，我们给出了 Hele-Shaw 细胞中类似问题的详细研究，为 CO 注入过程中可能发展的羽流形态提供指示。该数值格式采用边界元法，其中两流体界面的法向速度通过超奇异积分的求值得以直接计算。边界积分方程使用 Neumann 收敛级数结合三次 B 样条边界离散化求解，展现出六阶空间收敛。该收敛级数使得生长黏性指的长期非线性动力学能够被准确且高效地探索。低迁移率比区域中的模拟揭示了与先前高迁移率比模型所预测的指进形态之间的巨大差异。最显著的是，竞争指之间的经典指屏蔽受到抑制。次级指可具备显著速度，使其与初级指的交互强于高迁移率比流动。最终，这种交互可导致基部变薄以及指断裂为独立气泡。
引用
@article{arxiv.2103.16839,
title = {A boundary element method for the solution of finite mobility ratio immiscible displacement in a Hele-Shaw cell},
author = {S. J. Jackson and D. Stevens and H. Power and D. Giddings},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16839},
year = {2021}
}
备注
post-print, peer reviewed paper. 31 pages