具有粒径梯度的多孔介质中稳定与不稳定毛细指进
软凝聚态物质
2022-03-30 v1 无序系统与神经网络
流体动力学
摘要
我们展示了对具有粒径梯度（因而典型孔喉尺寸也有梯度）的多孔介质在外加引力场中缓慢排水的理论与实验研究。我们从数学上证明，当此类结构梯度与外力的作用是稳定侵入前缘时，它们对所得排水模式具有相似的影响。借助基于透明多孔基质 3D 打印的新实验装置，我们阐明了这种等效性，并将其推广至前缘不稳定的情形。我们还给出了同一现象的侵入渗流模拟，其与我们的理论与实验结果一致。特别地，我们表明稳定排水前缘的宽度主要随平均孔隙侵入阈值的空间梯度以及该（无序）阈值的局部分布而标度。标度指数源于渗流理论，对二维系统为 -0.57。总体而言，我们为大多数经典情形下双流体流动的升尺度化提出了一个统一理论。
引用
@article{arxiv.2203.15524,
title = {Stable and unstable capillary fingering in porous media with a gradient in grains size},
author = {Tom Vincent-Dospital and Marcel Moura and Renaud Toussaint and Knut Jørgen Måløy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15524},
year = {2022}
}