三维多孔介质中两相流的有效流变学：实验与模拟

我们开展了三维（3D）多孔介质中不混溶两相流的实验与数值研究，以寻找稳态下体积流量（$Q$）与总压差（$\Delta P$）之间的关系。我们表明，在毛细力与粘性力相互竞争的流态下，界面处毛细屏障的分布有效地产生了一个屈服阈值，使流体在多孔介质中类似于宾汉粘塑性流体，并引入了一个阈值压力 $P_t$。在此流态下，$Q$ 与过剩压降（$\Delta P-P_t$）呈二次方关系。随着流量的增加，存在一个转变，超过该转变后流动为牛顿型，关系变为线性。在我们的实验中，我们使用一个填充玻璃珠的柱体构建模型多孔介质，输送两种流体——去离子水和空气。在数值研究中，我们考虑了从真实岩心样本重建的三维孔隙网络，并通过随时间追踪流体界面来模拟润湿和非润湿流体在网络中的输运。我们发现数值结果与实验结果一致。我们的结果与先前报道的平均场结果相符。