流动通道中无序性对示踪剂弥散的影响

在毛细管中周期性或无序排列的珠子阵列中，对示踪剂弥散进行了实验研究。通过在入口处阶跃注入染料，测量出口附近的光吸收变化来获得弥散。在类似几何结构中，还使用染料和纯甘油进行了可视化实验。泰勒弥散在空管和周期性珠子阵列中均占主导地位：弥散度 $l\_d$ 分别随佩克莱数 $Pe$ 的 $Pe$ 和 $Pe^{0.82}$ 次方增加，且在第二种情况下大8倍。在较小珠子（管径的1/3）的无序填充中，与流场无序性相关的几何弥散占主导，在高佩克莱数下 $l\_d$ 达到恒定值。最小弥散度略高于均匀非固结小颗粒填充，这可能是由于壁面效应导致的非均匀性。在与周期性构型相同珠子的无序填充中，$l\_d$ 比后者低达20倍，并随 $Pe^\alpha$ 变化，其中 $\alpha = 0.5$ 或 $= 0.69$（取决于流体粘度）。针对后一结果，提出了一个简单模型。