软多孔材料中周期性载荷引起的溶质输运

在软多孔介质中，变形通过流体流动与孔隙结构重排之间的内在耦合驱动溶质输运。特别是由周期性载荷驱动的溶质输运，在包括地下污染物地球力学以及活体组织和组织工程支架中营养输运的生物力学等应用中具有重要意义。然而，此前尚未对该过程的基本特征进行系统研究。在此，我们在一维模型问题的背景下填补了这一空白。我们通过扩展一项 companion 研究的结果来实现这一点，该研究探讨了周期性变形的多孔弹性力学，我们引入并分析了由此产生的流体和固体运动对溶质输运的影响。我们首先通过考察三种主要溶质输运机制——对流、分子扩散和水动力弥散——在一个载荷周期内对溶质浓度分布的影响，来表征它们的独立作用。接下来，我们探索输运参数的影响，展示这些参数如何改变扩散和弥散的相对重要性。然后，我们通过考虑一系列载荷周期（相对于多孔弹性时间尺度从慢到快）和振幅（从无穷小到很大）来探索载荷参数。我们表明，跨越多个载荷周期的溶质扩散随振幅单调增加，但在中间周期时达到最大化，这是因为随着周期减小，流动和变形在渗透边界附近的多孔弹性局部化增强。