双模态多孔介质流动的物理相似性：第 1 部分 -- 基本模型与解特征

双模态多孔介质的流动，其特征为颗粒尺寸分布呈现明显分离，对于地下水管理、油气采收和碳捕集等众多科学和工程应用至关重要。本文探讨了双模态多孔介质中流动的物理相似性，弥合了微观现象与宏观观察之间的鸿沟。我们提出了一个代表性数学模型，将双模态多孔介质概念化为双连续介质系统，区分macroporous 和 microporous 区域。该模型捕捉了这些区域之间复杂相互作用，尤其关注当孔隙尺寸差异显著时进行流动建模的挑战。通过基于孔尺度断层扫描的启发方法，我们推导描述流动的控制方程并分析了解的特征。结果揭示了双模态系统中流动的独特特征，如边界连续性和延迟的瞬态响应，这些特征在传统多孔介质中并不存在。该工作为双模态多孔介质的进一步研究提供了基础，提供了可增强预测建模和优化控制于具有类似双模态孔隙尺寸分布的多孔介质各种应用的洞见。