黏性指进中延迟起始与向晚期增长的转变

黏性指进图案在受限几何中两种流体界面处形成，当低黏度流体驱替高黏度流体时发生。先前的研究已利用线性稳定性分析以及非线性 regime 中指进增长的动力学，考察了所形成图案的最不稳定波长。在直线型与径向几何之间，以及在不互溶（具界面张力）或互溶（界面张力可忽略）流体对之间，已观察到有趣的动力学差异。本文报道了关于所有这些系统如何从线性不稳定 regime 转变到其晚期非线性动力学的测量。在所有四种情形中，均存在一个以起始长度尺度为特征的稳定或缓慢增长区域，之后指进才进入晚期 regime。对于直线型几何中的不互溶流体，该起始长度与线性稳定性分析一致。所有其他情形均不能被现有理论充分描述。在径向几何中，理论预测的起始长度比实验观测值小一个数量级，且对无量纲数的标度关系不正确。对于直线型几何中的互溶流体，起始长度与受限维度内稳态结构的发展有关，无法由准二维理论解释。通过将起始长度与起始后测得的指进增长率相结合，可预测在晚期动力学中充分形成的全局图案。