粗糙裂隙中剪切变稀溶液流动的速度对比增强

在具有粗糙互补自仿射壁面且存在相对剪切位移 $\vec{u}$ 的透明模型裂隙中研究了流动与输运。结果表明,孔径场在垂直于 $\vec{u}$ 的方向上显示出长程相关性:在该方向上流动时,研究了染色的剪切变稀聚合物溶液驱替透明溶液时前沿的宽度和几何形状随流体流变性和流速的变化。前沿宽度随距离线性增加,表明流体在对流过程中流动路径间的横向混合较低。宽度也随流速增加而增加,因为流体流变性从低剪切速率 $\dot \gamma$ 下的牛顿流体行为转变为较高 $\dot \gamma$ 值下的剪切变稀行为。在高流速下,宽度也随聚合物浓度的增加而增加。这些结果证明了剪切变稀流体在不同流动通道间的流速对比度增强。对于不同聚合物浓度,在低和高 $\dot \gamma$ 值下的相对宽度,可以通过将裂隙视为一组具有恒定水力孔径的平行管道的解析模型很好地预测。实验前沿几何形状的整体形态也可以由基于孔径图的理论模型预测。