带有迁移与浮力作用的多孔介质中溶质混合

我们分析了在二维均匀各向同性多孔介质中带有迁移的对流混合过程。我们考察了鲍奥尔-塔aylor 不稳定，其中的溶质产生密度差异，从而驱动流动。迁移效应通过各向异 Fick 扩散张量（Bear, J. Geophys. Res. 1961）来建模。除了分子扩散 $D_m^*$，溶质还通过纵向和横向流动方向的额外扩散来重新分配，其中由系数 $D_l^*$ 和 $D_t^*$ 分别量化，由孔隙结构产生。流动由三个无量纲参数控制：鲍奥尔-达西数 $Ra$，决定对流与扩散的相对强度；以及迁移参数 $r=D_l^*/D_t^*$ 和 $\Delta=D_m^*/D_t^*$。借助数值达西模拟，我们探讨了有无迁移的混合动力学。我们发现在无迁移时 ($\Delta\to\infty$)，动力学是自相似的且与 $Ra$ 无关，流动遵循若干演化阶段，我们对其进行分析。随后我们在固定鲍奥尔-达西数 ($Ra=10^4$) 下，分析迁移对流动演化的影响。对分子迁移分量和平均标量耗散的详细分析揭示了流动结构与溶质混合之间的复杂相互作用。该提出的理论框架结合孔尺度模拟和珠子包实验，可用于验证和改进当前的迁移模型，以获得更可靠的浮力驱动亚表层流动中溶质输运与扩散的估计。