由压差或旋转驱动的双连通几何中Hele–Shaw流的黏指图案
流体动力学
2023-01-19 v2 计算物理
摘要
传统的Hele–Shaw流数学模型考虑将气泡注入(或抽出)无限黏性流体体。此类模型最常研究的特征是Saffman-Taylor不稳定性如何驱动流体/空气界面的黏指图案。此处我们考虑一个更现实的模型,其假设黏性流体有限,覆盖由两流体/空气界面围成的双连通二维区域。对于由两界面间压差驱动流动的情形,我们数值探究该模型,重点揭示高压界面上黏指图案的发展。我们的数值格式基于水平集方法,其中每个界面表示为独立的水平集函数。我们表明该格式能重现实验观察到的特征指状图案,直至一个界面刺穿另一个界面。模拟结果与实验结果吻合良好。此外,我们考虑环形流体体在旋转Hele–Shaw池中演化的模型。此情形下,我们的模拟探究了根据旋转速率和存在流体体积,一个或两个界面如何不稳定并发展指状图案。
引用
@article{arxiv.2206.12602,
title = {Viscous fingering patterns for Hele--Shaw flow in a doubly connected geometry driven by a pressure differential or rotation},
author = {Liam C. Morrow and Nicolas De Cock and Scott W. McCue},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12602},
year = {2023}
}