层状多孔介质中的强制吸入：流体动力学与突破饱和度
流体动力学
2022-06-07 v1 无序系统与神经网络
软凝聚态物质
摘要
吸入（imbibition），即非润湿流体被润湿流体驱替，在多种能源、环境与工业过程中起核心作用。虽然该过程通常在具有均匀渗透率的均质多孔介质中研究，但在许多情况下，介质具有多个渗透率不同的平行层。这种层状结构如何影响吸入的流体动力学，以及润湿流体突破到给定介质末端后留下的流体饱和度，尚不清楚。我们通过建立具有两个平行层的多孔介质吸入解析模型，并结合显式描述层间流体交流的孔隙网络模型，来弥补这一知识空白。通过数值求解这些模型，我们考察了突破后的流体动力学与遗留的流体饱和度。我们发现，当施加的毛细数 Ca 被调节到依赖于介质结构与两流体间黏度比的某个值 Ca 时，非润湿流体的突破饱和度最小。因此，我们的结果为预测和控制层状多孔介质中的流动提供了定量指导，对水修复、油气开采以及多种材料中需湿度管理的应用具有意义。
引用
@article{arxiv.2108.02051,
title = {Forced Imbibition in Stratified Porous Media: Fluid Dynamics and Breakthrough Saturation},
author = {Nancy B. Lu and Daniel B. Amchin and Sujit S. Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.02051},
year = {2022}
}