各向异性多孔介质中的不对称侵入
流体动力学
2021-10-27 v1
摘要
通过孔隙尺度数值模拟，我们报告并讨论了在粘性流体侵入具有受控设计的各向异性多孔介质的过程中，实现依赖于方向的两相流动行为的可能性。通过采用具有淬火无序分布的各向异性三角柱来定制孔隙尺度形态与非均匀性，我们观察到根据流体注入方向相对于介质取向的不同，侵入动力学存在显著差异，即取决于三角柱的顶点是朝向（顺流对齐）还是逆着（逆流对齐）主流方向。可以观察到三种流动状态： 对于宏观压降与特征孔隙尺度毛细管阈值之比较低的情况，即 p0/pc < 1，流体侵入动力学受到强烈阻碍，粘性流体无法到达介质出口，且与注入方向无关； 对于中间值，即 1 < p0/pc < 2，仅当三角柱为逆流对齐取向时，粘性流体才能到达出口； 对于较大值，即 p0/pc > 2，出口再次被到达，且与注入方向无关。当柱子为逆流对齐取向时，多孔介质各向异性诱导出更低的等效阻力，从而抑制了前沿粗糙化和毛细指进。因此我们认为，只要压降大于由前沿粗糙度决定的宏观毛细压，侵入过程就会发生，而在逆流对齐柱子的情况下，该宏观毛细压减半。
引用
@article{arxiv.2107.11149,
title = {Asymmetric invasion in anisotropic porous media},
author = {Dario Maggiolo and Francesco Picano and Federico Toschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.11149},
year = {2021}
}