无序多孔介质中重力驱动排水的孔尺度建模
软凝聚态物质
2018-10-30 v1
摘要
多孔介质中的多相流在排水过程中涉及重力、润湿性与毛细作用的复杂相互作用。与这些因素相比，孔隙分布对液体滞留的影响较少被理解。特别是，流体驱替与无序程度之间的定量关联尚未建立。在本工作中，我们采用直接数值模拟，通过求解 Navier-Stokes 方程并使用流体体积法追踪无序多孔介质排水过程中的液-液界面。孔隙构型的无序性由一个改进指标刻画以捕捉微小微观结构扰动，而这正是多孔介质中流体驱替的关键。随后，我们关注排水后饱和区的残余体积与形态学特征，并比较不同润湿性（即接触角）与重力（由修正 Bond 数刻画）条件下无序性的影响。孔尺度模拟揭示高度无序多孔介质有利于改善液体滞留并提供多样的被捕获饱和区形态。此外，无序指标与 van Genuchten 方程中特征曲线指数（n）呈正相关，控制滞留特征曲线的形状。期望这些发现有益于涉及多孔介质中排水过程的广泛工业应用，例如干燥、碳封存与地下水修复。
引用
@article{arxiv.1810.11989,
title = {Pore-scale Modelling of Gravity-driven Drainage in Disordered Porous Media},
author = {Guanzhe Cui and Mingchao Liu and Weijing Dai and Yixiang Gan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.11989},
year = {2018}
}
备注
22 pages, 8 figures