多孔介质中混合界面变形与浓度梯度的关联

我们研究了一种形成推进混合前沿的保守标量的孔隙尺度输运，该输运可重新解释以预测瞬时混合受限的双分子反应。我们利用一组在多分散颗粒多孔介质中的二维高分辨率数值模拟进行研究，覆盖了广泛的Péclet数范围。旨在展示并利用孔隙尺度浓度梯度与混合界面（中点浓度等值线）之间的直接关联。我们认为这种视角为更好地理解多孔介质中的混合与扩散提供了一种互补的新视角。我们开发并验证了一个理论模型，用于量化混合受限系统中混合界面的时间伸长以及考虑到孔隙尺度浓度波动的上尺度反应动力学。与经典观点认为给定足够时间后孔隙尺度波动最终会被冲刷掉的观点相反，我们证明对于 $Pe>1$，对流产生孔隙尺度浓度波动的速度快于其完全耗散的速度。对于这样的Péclet数，一旦建立了不完全混合，它将无限期持续。