微流控多孔介质中的界面形状：允许稳态同步两相流的条件

微流控器件为直接观测多孔介质中的多相流提供了独特机会。然而，作为地质孔隙网络中流动的直接表征，传统微流控面临若干挑战。其一是，在二维网络中若无孔隙 occupancy 的波动，同步两相流是不可能的。尽管如此，若润湿相能在孔隙喉道处固体表面间的间隙形成桥接，同时非润湿相流经该喉道，则同步两相流在微流控网络中可行。我们称此现象为“桥接”。本文我们考虑其作为毛细管压力与喉道几何函数而可能的条件。利用 Surface Evolver 程序，我们确定了喉道中稳定界面的条件、可发生桥接的毛细管压力范围，以及润湿相将侵入并阻塞喉道以致非润湿相无法流动（“掐断”）的范围。我们假设通道具有均匀深度、垂直壁面及平坦底顶表面，且某一相完美润湿固体表面。若喉道长且直，则掐断发生于与桥接相同的毛细管压力。对于长而弯曲的通道，掐断在液体吸入时发生，早于桥接出现。然而，对于圆柱 pillar 间的喉道，存在桥接稳定的毛细管压力范围；圆柱直径相对喉道宽度越窄，该范围越大。对于较小直径 pillar，非润湿相侵入下游孔隙体时的掐断不可能发生。我们将这些结果关联到两厢流微流控研究中常用孔隙网络的形状，以考量在这些网络中无孔隙 occupancy 波动的同步两相流是否可能。