基于时间累积 X 射线微型计算机断层扫描量化孔隙介质中的注入驱动质量传递

理解孔隙介质中的界面质量传递对于地下水修复至地质能源储存等多种应用至关重要。虽然 X 射线微型计算机断层扫描（microCT）提供了关键的原位观察，但分析质量传递需要与有限的空间和时间分辨率相兼容的模型和工作流程。当前文献为使用 microCT 数据评估界面质量传递提供了三种分析框架：Slice-Averaged Concentration（SAC）方法、Non-Classified per-Cluster（NPC）方法以及 Classified per-Cluster（CPC）方法。本研究评估了这三种方法在四组时序断层序列中的结果，这些序列观察了在不同溶剂注入速率下氢溶解的现象。为缓解溶解驱动的 cluster remobilization 引起的偏差，我们引入一种体积比过滤技术用于所有工作流程，以确保估计更准确地反映真实的质量传递事件。我们的分析发现，所有三种分析方法在相同的溶剂注入速率下，都将平均质量传递系数估计在彼此相差一个数量级之内。然而，当近似更复杂现象（如水溶剂浓度剖面）时，各方法估计之间的相似性会出现分歧。最终，哪种方法最实用取决于所需的系统细节水平，而这以实现该细节所需的计算资源为代价。更高的现象学分辨率需要更大的计算处理和细化，due to increased 对 measurement and processing noise 以及异常事件的更高敏感性。我们预计，这些发现将为研究人员提供一个框架，使其能够根据可用计算资源和所需的物理细节水平来匹配分析方法。