Flow in a porous non-axisymmetric annular conduit: Coupling wall compliance and peristalsis
Purdue University（普渡大学）
研究偏心环形管道中流动，考虑多孔阻力与流固相互作用，通过微扰法简化问题为轴向压力的非线性偏微分方程，建立降阶模型，助于理解多孔穿透PAS的流动，小振幅蠕动波时有解析解。
2026-10-20 physics.flu-dyn physics.med-ph
Mass transfer from a fluid flowing through a porous media
本文建立了流体在填料塔中传质过程的数学模型。无论是通过吸收还是吸附，质量损失都可能很大。例如，当从烟道气中去除污染物时，这是合适的。随着小的质量损失的模型减少到一个更简单的形式，这是适当的描述从液体中去除污染物/污染物。对通过活性炭的混合气体中CO2的脱除进行了案例研究。使用的实验参数值，它示出，通过无量纲化，某些条款可以忽略不计的控制方程，导致在一个形式，可以使用行波替代解析求解。由此可以描述整个塔中所有重要的量：气态物质的浓度、可用于传质的物质的量、流体速度和压力。通过与穿透曲线（在柱出口处测量的碳量）的实验数据比较来验证结果。与纯数值解相比，解析表达式的优点在于它可以很容易地用于优化过程。在最后一节中，我们演示了如何在去除少量污染物时进一步降低模型。该模型显示出更好的协议比建立的模型相比，从水中去除阿莫西林和刚果红染料的实验数据。
2020-09-18 cond-mat.other physics.flu-dyn
The evolution of a gas current injected into a curved axisymmetric porous channel
University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究气体注入轴对称的高斯和抛物线形多孔通道中的水饱和通道，分析不同几何形状下气体/液体界面的演变机制，揭示浮力影响的动态过程及多孔通道中气体注入与浮力的时空竞争。
2026-09-02 physics.flu-dyn
Influence of wind on a viscous liquid film flowing down a thread
我们通过实验研究了风对沿螺纹流动的粘性液膜动力学的影响。众所周知，在停滞的空气中，液膜会不稳定成轴对称的珠状图案。当流动的膜暴露于侧风时，珠被推向下游，破坏对称性，导致膜流的改变。液膜中的粘性耗散随着侧风的增加而减小，导致液珠的滑动速度更快。然后，膜中的惯性增加，这可以引起状态转变，从而触发不稳定性。当薄膜变得不稳定时，它会从大小相等的液体珠的周期性图案切换到大珠与小珠碰撞的不规则薄膜图案。
2022-12-21 physics.flu-dyn
Stability of an inviscid flow through a tube with porous wall
本文采用非定常Darcy方程研究了圆柱形多孔壁无粘流在非轴对称扰动下的时间稳定性。通过对多孔层扰动方程的积分，导出了流体与多孔层之间的扰动能量交换项的表达式，并利用该表达式证明了上述命题。通过圆柱形几何形状的流动中的不稳定性的存在的必要和充分条件被证明是$\frac{d}{dr} \left( \frac{r \frac{dV}{dr}}{n^2+k^2 r^2} \right) (V-V_I)<0$在流动中的某处，其中$V$和$V_I$是轴对称的基态速度分布和速度在流体-多孔层界面，分别。参数$k$和$n$分别是轴向和方位波数。此外，相位速度（$c_r$）和增长率（$k c_i$）的界限推导。推导出的命题是用来确定滑动库埃特，环形Poietille，哈根Poietille流与多孔壁的稳定性。分析表明，第一次，存在轴对称（$n=0$）和非轴对称（$n\neq 0$）模式的不稳定性在所有三个流。通过无孔壁管的Hagen-Poiffille流是线性稳定的。因此，这里预测的不稳定性仅仅是由于壁的多孔性质。预测的不稳定性的机制是流体和多孔层之间的扰动能量的交换。
2023-01-05 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Plane Poiseuille flow through a porous medium - an analytical solution
本文发展了一个封闭的形式，解析表达式的达西速度的牛顿流体流过一个充满多孔介质的通道，由刚性壁和驱动的恒定压力梯度。我们将达西速度表示为横坐标的Weierstrass椭圆函数。它使我们能够得到体积通量和耗散率的解析表达式。维尔斯特拉斯椭圆函数是复平面上的复值双周期函数。它只在复平面中的某些线段上取实值。我们展示了如何沿着这些段对齐横向坐标轴，以确保达西速度的真实值。最后，给出了一种在给定流动参数的情况下生成流速剖面和计算体积通量的算法。
2016-07-15 physics.flu-dyn
Buoyancy segregation suppresses viscous fingering in horizontal displacements in a porous layer
本文研究了在水平多孔介质层中，低密度、低粘度的第二输入流体对周围流体的轴对称驱替问题。如果这两种流体已经被浮力垂直分离，则流动变得自相似，其中输入流体优先在上边界附近流动。我们表明，这种轴对称的自相似流是稳定的任何粘度比的依赖于角度的扰动。由于流体的浮力分离，Saffman-Taylor不稳定性被抑制。分离电流的径向范围与粘度比成反比。侵入体的这种水平延伸消除了与粘度对比相关的流体之间的压力梯度的不连续性。因此，即使对于任意小的密度差，粘性指进在后期也被关闭。通过界面形状和压力梯度的耦合问题的数值积分，并通过互补渐近分析，预测每个模式的衰减率，证实了稳定性。结果被扩展到各向异性和垂直非均匀层。界面可能有陡峭的激波状区域，但当流体被浮力隔离时，流动总是稳定的，就像在均匀层中一样。
2022-07-13 physics.flu-dyn
History-independence of steady-state in simultaneous two-phase flow through porous media
多孔介质中多相流的排渗或吸渗过程的瞬态行为强烈依赖于系统的历史和初始条件。然而，当达到稳态政权和排水和吸胀发生在孔隙水平，演化历史和初始准备的影响是一个悬而未决的问题。在这里，我们提出了一个广泛的实验和数值研究的历史依赖性的同时通过多孔介质的稳态两相流。我们的实验系统由一个充满玻璃珠的Hele-Shaw细胞组成，我们通过传输两种不混溶流体的无序孔隙网络进行数值模拟。从测量的全球压力演变，直方图的饱和度和集群大小分布，我们发现，当两相都流经多孔介质，稳定状态不依赖于系统的初始准备或它已经达到的方式。
2013-04-17 physics.flu-dyn
Predicting convection configurations in coupled fluid-porous systems
自然界中普遍存在的布置是耦合到多孔介质的自由流动流体，例如位于多孔床上方的河流或湖泊。取决于环境条件，热对流可以发生，并且可以被限制在透明流体区域，形成浅对流单元，或者它可以渗透到多孔介质中，形成深单元。在这里，我们结合了三种互补的方法-线性稳定性分析，完全非线性数值模拟和粗粒度模型-以确定导致每种配置的情况。粗粒化模型在小达西数的物理相关限制下给出了深对流和浅对流之间转换的显式公式。在对流发生时，所有三种方法都一致，验证了显式公式的预测能力。数值模拟将这些结果扩展到强非线性区域，揭示了新的混合配置，其中流动表现出从浅对流到深对流的动态转变。这种混合浅到深对流开始于小的，随机的初始数据，通过一个亚稳态的浅状态，并达到深对流的首选稳态的进展。我们构建了一个相图，其中包含来自所有三种方法的信息，并描绘了参数空间中产生每个对流状态的区域。
2022-11-15 physics.flu-dyn
Receptivity of compressible boundary layers over porous surfaces
本研究通过数值和渐近方法分析超音速边界层在多孔表面的感受性，发现多孔壁能选择性衰减大波长Klebanoff模式并增加Tollmien-Schlichting波增长率，凹面曲率则会增强其初始振幅。
2023-06-28 physics.flu-dyn
Scaling of Rayleigh-Taylor mixing in porous media
将两种不同密度的流体相互推挤，会导致界面处瑞利-泰勒不稳定性的发展，并进一步演化为复杂的混合层。在多孔介质中，该过程受到在流动通过孔隙时经历的粘性阻力的影响，该粘性阻力由达西定律描述。本文通过三维和二维的直接数值模拟研究了Darcy-Rayleigh-Taylor系统在大Péclet数极限下的混合性质。在混合区中，重力和粘性力之间的平衡导致细长羽流的非自相似增长，其长度随时间线性增加，而其宽度遵循扩散增长。传质努塞尔数被发现与达西-瑞利数线性增加，支持在多孔对流在高Ra数的普遍缩放。最后，我们发现，混合过程中显示重要的定量差异之间的二维和三维。
2020-06-12 nlin.CD physics.flu-dyn
Fluid breakup during simultaneous two-phase flow through a three-dimensional porous medium
我们使用共聚焦显微镜直接可视化的润湿和非润湿流体通过模型三维（3D）多孔介质的同时流动。我们发现，对于小的流速，两种流体流过不变的，不同的，连接的3D路径;形成鲜明对比的是，在足够大的流速，非润湿流体被分解成离散的神经节。通过在一定范围内的流速进行实验，使用不同粘度的流体，并具有不同的几何形状的多孔介质，我们表明，这种转变的特征在于取决于两种流体的毛细管数的状态图，这表明它是由施加在流动的油和毛细作用力之间的竞争控制在孔隙尺度。因此，我们的研究结果有助于阐明不同的行为范围内出现的两相流通过三维多孔介质。
2014-06-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Source-like solution for radial imbibition into a homogeneous semi-infinite porous medium
我们描述了从点源到均匀半无限多孔材料的自吸过程。当体积力可忽略时，润湿锋的前进由毛细压力驱动，并由粘性力抵抗。在假设润湿锋为半球形的情况下，我们的分析结果表明，吸收的体积流率随时间近似为常数，润湿半径随时间的变化为r \approx t^（1/3）。用平均直径为42 μm的玻璃微球填充池进行的实验证实了这种长时间动力学的立方根定律。这一结果补充了经典的一维自吸结果，其中自吸长度l \approx t^（1/2），并研究了具有小开口角的轴对称多孔锥，其中l \approx t^（1/4）在长时间。
2012-02-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stokes drag on a sphere in a three-dimensional anisotropic porous medium
该研究针对三维各向异性多孔介质中球体的斯托克斯阻力问题，结合边界元数值计算与小各向异性近似解析推导，验证了线性近似的适用范围，为多孔介质自扩散及向列流体示踪研究提供了理论支撑。
2025-07-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Gravity currents in a porous medium at an inclined plane
我们考虑释放从一个点源的相对较重的流体进入一个多孔饱和介质以上的不可渗透的斜坡。我们考虑的情况下，所产生的重力流的体积随着时间的增加，如$t^α$和显示，$α<3$，在短时间内，电流传播轴对称，半径$r\sim t^{(α+1)/4}$，而在长时间内，它主要是下坡传播。特别地，对于长时间，电流的下坡位置像$t$一样缩放，而电流在斜坡上延伸距离$t^{α/3}$。对于$α>3$，这种情况正好相反，扩散主要发生在下坡处，持续时间很短。控制方程承认相似的解决方案，其缩放行为，我们确定，与完整的相似形式进行评估的数值计算的偏微分方程。我们发现，这些分析的结果与一系列的实验室实验是在良好的定量协议。最后，我们简要地讨论了我们的工作的影响，封存二氧化碳的含水层与倾斜的，不可渗透的上限。
2006-05-15 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Numerical simulations of viscous fingering in fractured porous media
本文通过高分辨率数值模拟研究了裂缝性多孔介质中非均质性对黏性指进的影响，发现裂缝与基质间的渗透率差异会促使低黏度流体优先在裂缝中流动，从而稳定驱替前缘并抑制黏性指进。
2023-09-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Interacting length scales in the reactive-infiltration instability
反应渗透不稳定性，当多孔基质被流动的流体溶解时，包含两个重要的长度尺度。在这里，我们概述了一个线性稳定性分析，同时将这两个尺度。我们表明，常用的“薄锋”模型是一个更一般的理论，其中还包括对流主导的溶解作为另一种特殊情况下的限制情况。不稳定性的波长从下面被限制，并且对于物理上合理的流速和反应速率，位于1 mm至1 km的范围内。当孔隙率变化较小时，我们得到了生长速率的封闭形式。
2013-06-21 physics.flu-dyn physics.geo-ph
