任意Damköhler数下剪切流中混合锋面的增强反应动力学与反应混合尺度动力学

混合锋面是不同化学组成的流体相互混合的区域，通常由于渗透率变化和流线几何而受到从孔隙尺度到流域尺度的速度梯度作用。这些过程的一个共同特征是混合界面受剪切应变。取决于代表特征扩散时间与特征平流时间之比的Péclet数$Pe$，以及代表特征扩散时间与特征反应时间之比的Damköhler数$Da$，局部反应速率会受到混合界面动力学的强烈影响。这种影响主要在动力学限制或混合限制条件（即$Da$极低或极高）下被表征。本文针对任意Damköhler数，研究剪切流与化学反应性的耦合，考虑双分子反应和具有分离反应物的初始界面。基于反应薄层方法推导了全局产率和反应混合尺度的近似解析表达式，该方法允许拉伸增强混合与化学反应之间的普遍耦合。对于$Pe<Da$，反应动力学与拉伸效应解耦，我们称之为“弱拉伸”情景；而对于$Pe>Da$，我们揭示了“强拉伸”情景，其中新的标度律从反应动力学、扩散和拉伸的相互作用中涌现。解析结果通过数值模拟得到验证。这些发现阐明了流动非均匀性对化学反应增强以及从动力学限制到混合限制广泛系统中空间局部化反应性热点的产生的影响。