蒸发驱动盐沉积的两相孔隙网络模型 -- 孔尺度过程的表征与分析

蒸发驱动的盐沉积发生在多种情境中，导致例如土壤盐化或建筑材料中的应力引入等挑战。在蒸发过程中，孔隙介质中的盐水因水分的流失而浓缩，直至达到溶解度极限，盐沉积。已有多种基于有效连续介质尺度的模型可描述该系统的有效行为。但若干研究表明，蒸发驱动的盐沉积的控制过程在孔尺度上起作用。因此，针对孔尺度的模型对于深入理解至关重要。本文提出了一种用于蒸发驱动盐沉积的动态、两相、非等温孔隙网络模型。盐沉积以动力学反应方式建模，孔隙空间的改变亦予以考虑。此外，模型包含盐浓度对流体性质及液体角膜影响的描述。通过若干数值蒸发实验展示了模型的能力。该模型能够表征因沉积导致孔隙空间减小对流动、相位位移及盐输运的影响。此外，描述了盐水-空气界面位置及其依赖于液态角流存在性的影响。模型亦能够处理孔尺度异质性及其引起的毛细泵作用等效应。上述所有孔尺度效应均影响盐沉积过程及孔隙系统的整体行为。所述模型为进一步探讨盐沉积的孔尺度机理及向有效连续介质尺度的转化提供了通用工具。