利用台式光学扫描仪研究三维两相流中重力与黏性效应的竞争

我们提出了描述和理论，刻画三维合成多孔介质中两相流从黏性稳定流到重力不稳定指进的转捩。观测得益于我们新开发的基于光学折射率匹配和激光诱导荧光的台式 3D 扫描仪，文中对其进行了详细描述。实验中，一种密度更大、黏度更高的流体以固定流速从流腔顶部的点源注入，驱替黏度更低、密度更小的流体。我们观察到入口附近存在稳定的侵入区，其尺寸随流速增大而增加，并初始呈现接近半球形的形状。在较晚时刻，侵入前缘转捩为不稳定模式并进入指进流态。该转捩发生在预测的关键半径 Rc 处，对应于黏性与重力压力梯度之和的零点。