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异构介质中传输的升标:流道化、宏滞留与参数预测

流体动力学 2024-07-25 v1 统计力学 地球物理

摘要

许多关于非均质达西流动传输的理论处理仅考虑迁移。当忽略局部尺度扩散时,流动加权在时间上保持不变;拉格朗日和欧拉流速分布彼此简单相关,并且与底层水力导数场的方差相关。局部尺度扩散使这种关系变得复杂,可能导致最初受流加权的溶质进入较低速度区域,以及由于横向溶质在相邻流线之间的移动而产生的泰勒型宏扩散。为探讨局部尺度扩散与导数对数方差、相关长度和各向异性之间的相互作用,我们进行了一项蒙特卡罗研究,研究在大尺度、高分辨率多变量高斯随机导数场中的二维达西流动及其迁移输运。我们观察到在所有异构性水平上都存在流道化,并对其程度进行了量化。我们发现,升标系统中存在显著的有效滞留现象,与增加的流道化相关联,并观察到有限的泰勒型宏扩散,并对其进行物理解释。我们实现了在释放点很快的时间尺度内获得近似常数拉格朗日速度,从而可以使用我们先前提出的简化连续时间随机行走(CTRW)模型,其中转换时间分布被理解为等效无流动异构性系统中单位时间的时序映射。我们对数值数据集采用该CTRW模型进行建模;我们展示了无量纲参数定义CTRW转换时间分布如何由无量纲异构性统计量预测,并提供相应的经验公式。

关键词

引用

@article{arxiv.2407.17351,
  title  = {Upscaling transport in heterogeneous media featuring local-scale dispersion: flow channeling, macro-retardation and parameter prediction},
  author = {Lian Zhou and Scott K. Hansen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2407.17351},
  year   = {2024}
}