从达西流动到对流流动：多孔介质中密度驱动流动的孔尺度研究
流体动力学
2024-10-01 v1
摘要
我们进行了一系列在多孔介质中的对流流动的孔尺度数值仿真，固定 Schmidt 数为400，Rayleigh 数范围很大。多孔介质使用在Rayleigh-Bénard (RB) 系统中排列整齐的方形障碍物建模。随着Rayleigh数的增加，流动从达西型区域过渡到RB型区域，对应的 关系从亚线性标度转变为经典的0.3标度。此处， 和 分别代表Sherwood数和Rayleigh-Darcy数。对于不同的孔隙率，过渡在大约 时开始发生，在此点处，流动场的特征水平尺度与单个障碍物单元的大小相当。当浓度边界层的厚度小于约障碍间距的1/6时，流动最终进入RB区域。在达西区域， 和 的标度指数随着孔隙率的增加而减小。基于Grossman-Lohse理论（J. Fluid Mech., vol. 407, 2000; Phys. Rev. Lett., vol. 86, 2001），我们为每个区域的标度律提供了解释，并强调边界层中机械色散效应的显著影响。我们的发现为达西模型的有效性范围提供了一些新的见解。
引用
@article{arxiv.2409.19652,
title = {From Darcy flow to convective flow: pore-scale study of density-driven currents in porous media},
author = {Junyi Li and Yantao Yang and Chao Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.19652},
year = {2024}
}