弹性Hele-Shaw通道中的剥离指进

通过实验与深度平均数值模型，我们研究了具有弹性上边界且由初始塌陷规定的非均匀横截面的Hele-Shaw通道中两相流的失稳现象。实验中，我们发现随着无量纲气泡速度Ca与塌陷程度的增加，出现了日益复杂且非定常的空气指进传播模式，包括尖头指、凹痕指以及Cuttle等人（J. Fluid Mech., vol. 886, 2020, A20）首次发现的羽状模式。通过引入指进传播的黏性贡献度量，我们确定了黏性力被弹性效应超越的Ca阈值。跨塌陷程度的该“黏性”与“弹性”重开机制间转变的定量预测确立了数值模型的保真度。在黏性机制中，我们重现了指压对Ca的非单调依赖关系，这是气道重开台式模型的特征。为数值探索弹性机制，我们将Fontana等人（J. Fluid Mech., vol. 916, 2021, A27）引入的深度平均模型扩展以包含人工分离压，从而防止界面的非物理自交。利用时间模拟，我们首次捕获了大多数实验指进动力学，包括羽状模式。我们表明这些无序状态持续演化，无收敛至定常或周期态的证据。我们发现定常分岔结构可满意地预测气泡压力作为Ca的函数，但其未提供充足信息以预测似乎强非线性的向非定常动力学的转变。