简单网络中两种混溶流体的层流

当由多相或多组分构成的流体流经网络时，可能会发生多重稳定平衡态和自发振荡等非线性现象。此类行为已在多种网络中被观测到或预测到，包括微循环中的血液流动、微流控装置中的皮升液滴流动、熔岩管中的岩浆流动以及制冷系统中的两相流。虽然在包含具有复杂流变学流体的多互联网络中存在非线性现象似乎不足为奇，但本文证明，即使是包含牛顿流体层流的简单网络也能表现出多重平衡态。本文描述了一项理论和实验研究，探讨了两种密度和粘度不同的混溶牛顿流体在简单网络中的层流。流体因重力而分层，并保持为近乎独立的相，仅通过扩散发生少量混合。该流体系统的优势在于易于控制和建模，同时包含了网络非线性的关键要素。首先利用实验和三维模拟探索了单相在单个 T 型接头处的分布情况。一旦知晓单个接头处的相分离情况，便可开发一个网络模型，预测最简单网络中的多重平衡态。实验证实了多重稳定平衡态的存在，并制定了其存在的判据。网络结果具有通用性，可应用于或发现于不同的物理系统中。