Yield and Solidification of Yield-Stress Materials in Rigid Networks and Porous Structures
在本文中，我们解决的问题，屈服应力材料在刚性网络的相互连接的管道和多孔结构的压力梯度的门槛屈服压力。我们比较的结果，从动态求解压力场的静态跟踪路径的最小总和的阈值屈服压力的各个管道通过使用阈值路径算法获得的。我们驳斥批评最近针对我们以前的研究结果，压力场的解决方案通常会产生更高的阈值屈服压力比阈值路径算法获得的。与屈服应力材料在其从流体相到固态的转变中的固化有关的问题也被调查和评估作为屈服点调查的一部分。
2013-11-11 physics.flu-dyn
A machine learning based method to generate random packed isotropic porous media with desired porosity and permeability
多孔材料在能源、农业、医疗等领域有着广泛的应用。数字多孔介质的产生为真实多孔介质的制作和性能分析提供了便利。以往的随机数字多孔介质生成方法无法生成具有特定渗透率的多孔介质。提出了一种新的生成具有特定孔隙度和渗透率的随机填充各向同性多孔介质的方法。首先，详细介绍了随机堆积各向同性多孔介质的生成过程。其次，利用多重弛豫时间格子玻尔兹曼方法（LBM）计算了生成的多孔介质的渗透率，为训练卷积神经网络（CNN）做准备。第三，用3000个多孔介质微观结构及其渗透率的样本对CNN模型进行训练。训练后的模型在预测多孔介质的渗透率方面是非常有效的。最后，对该方法进行了阐述，并对该方法中目标渗透率的选择进行了讨论。在功能强大的计算机支持下，可以在短时间内生成满足孔隙度和渗透率误差条件的多孔介质。
2022-08-22 physics.flu-dyn
Comment on "Scalings of Rayleigh-Taylor Instability at Large Viscosity Contrasts in Porous Media"
对“多孔介质中大粘度对比下瑞利-泰勒不稳定性的定标”（N。Sabet，H. Hassanzadeh，A. De Wit和J. Abedi（2021）Phys. Rev. Lett. 126：094501）。
2022-03-30 physics.flu-dyn
The first open channel for a yield-stress fluid in complex porous media
复杂多孔介质中屈服应力流体的第一流化路径的预测是一个具有挑战性的重要任务，以了解在一些工业和生物过程中的流体流动的基本原理。在大多数情况下，打开第一条路径的条件是通过实验或昂贵的计算已知的。在这里，我们提出了一个简单的网络模型来预测复杂多孔介质中屈服应力流体的第一个开放通道。对于由非重叠盘制成的多孔介质，我们发现，对于给定的屈服应力，打开第一通道所需的压降取决于相对于系统的宏观长度和填充分数的盘尺寸。最后，我们讨论了我们的研究结果对设计用于能量存储应用的多孔介质的意义。
2020-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Passive Cavitation Mitigation on Hydrofoils via Porous Media: A Comparative Study of LES and RANS Models
本研究数值比较LES与RANS模型，探讨多孔介质作为被动策略抑制NACA 66 (MOD)水翼在非稳态两相流中的空化现象。
2025-05-26 physics.flu-dyn
Channelization in Porous Media driven by Erosion and Deposition
我们开发并验证了一个新的模型来研究三维多孔介质中的同时侵蚀和沉积。我们研究了物质在固体表面的沉积和侵蚀引起的多孔结构的变化，发现当这两个过程都很活跃时，多孔结构中总是会发生通道化。这些通道可以是稳定的或仅仅是暂时的，这主要取决于驱动机制。尽管由恒定压降驱动的流体通常不会形成稳定的通道，但施加恒定通量总是在多孔结构内产生稳定的通道。此外，我们调查的局部沉积和侵蚀性能的变化如何影响多孔结构的最终状态，发现壁面剪应力的范围越大，既没有侵蚀也没有沉积，更稳定的通道形成的结构。
2017-01-20 cond-mat.other physics.comp-ph physics.flu-dyn
Creeping flow of micropolar fluid through a swarm of cylindrical cells with porous layer (membrane)
本文考虑了微极流体在具有多孔层的圆柱形固体颗粒膜中的流动。流动方向垂直于圆柱体的轴线。边值问题涉及到传统的速度和应力连续性条件、假设单元表面上的无应力和无力偶应力/无自旋条件。这个问题通过分析得到了解决。研究了微极性和多孔介质参数对膜流体力学渗透性能的影响。
2019-03-20 physics.flu-dyn
Approximate self-similar solutions for the boundary value problem arising in modeling of gas flow in porous media with pressure dependent permeability
在渗透率与压力有关的情况下，考虑了气体在多孔介质中的流动。近似的自相似解的边值问题被发现。
2014-09-26 physics.flu-dyn
Global Well-Posedness of a 3D MHD Model in Porous Media
本文研究了多孔介质中三维磁流体动力学（MHD）模型解的整体适定性。与经典的MHD方程相比，由于多孔介质中流动的“Brinkman-Forcheimer-extended-Darcy”定律，我们的系统在动量方程中包含了非线性阻尼项。
2018-06-06 math.AP physics.flu-dyn
Onsager-Symmetry Obeyed in Athermal Mesoscopic Systems: Two-Phase Flow in Porous Media
本文采用二维网络模型计算了不可压缩、不混溶两相流在多孔介质中的流动时间-关联函数。给出了一个适当选择的代表性的基本体积，流量分布是高斯和时间的积分关联函数的流量被发现收敛到一个有限的值。积分互相关成为对称的，服从Onsager的倒数关系。这些发现支持了多孔介质中两相流非平衡热力学描述的建议。
2020-01-13 physics.flu-dyn
Single-Phase Flow of Non-Newtonian Fluids in Porous Media
非牛顿流体在多孔介质中的流动研究是非常重要的，并且在诸如从地下储层提高石油采收率、聚合物溶液的过滤和通过去除液体污染物的土壤修复等过程中具有广泛的实际应用。这些液体以各种天然和合成形式存在，可以被视为规则而不是例外。它们表现出非常复杂的应变和时间依赖性行为，并且可能具有初始屈服应力。它们的共同特点是不服从简单的牛顿应力与变形速率成比例关系。非牛顿流体通常分为三个主要类别：时间无关的，其应变率仅取决于瞬时应力;时间依赖的，其应变率是所施加应力的大小和持续时间的函数;以及粘弹性的，其在去除变形应力时显示部分弹性恢复，并且通常表现出时间和应变依赖性。在这篇文章中，这些流体的关键方面进行了审查，特别强调单相流动通过多孔介质。对描述多孔介质中流动的四种主要方法进行了研究和评价。它们是：连续介质模型，管束模型，数值方法和孔隙尺度网络模型。
2009-07-14 physics.flu-dyn
Stress and stretching regulate dispersion in viscoelastic porous media flows
在这项工作中，我们研究的粘弹性不稳定性的作用，在机械分散的流体流动通过多孔介质在高Peclet数。使用微流控实验和数值模拟，我们表明，粘弹性不稳定性的流动通过一个六角形有序（交错）介质强烈增强横向的平均流动方向的分散与增加Weissenberg数（Wi）。相比之下，优先流动路径可以淬灭无序介质中的弹性不稳定性，这对运输有两个重要的后果：首先，缺乏混沌速度波动减少了相对于不稳定流动的横向分散。其次，随着Wi的增加，沿优先路径的流动的放大导致强相关的流向流动，增强了纵向分散。最后，我们说明了如何观察到的色散现象可以理解通过镜头的拉格朗日拉伸流形，作为平流传输障碍，并符合这些粘弹性多孔介质流的高应力区域。
2023-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Numerical simulations of convection heat transfer in porous media using a cascaded lattice Boltzmann method
多孔介质中的对流换热是自然界中普遍存在的现象，也是科学和工程领域中经常遇到的问题。深入理解多孔介质中对流换热的基本机理需要高效而强大的数值工具。提出了一种求解多孔介质对流换热问题的级联格子Boltzmann（CLB）方法。在CLB方法中，流场由基于广义非达西模型的D2 Q9格子的等温CLB模型求解，而温度场由基于温度的D2 Q5格子的CLB模型求解。关键是通过在位移矩阵中引入孔隙率和热容比，将多孔介质的影响纳入CLB方法。通过对几个REV尺度下多孔介质传热问题的数值模拟，验证了该方法的有效性和实用性。计算结果表明，本文提出的多孔介质对流换热数值方法在空间上具有二阶精度。与Bhatnagar-Gross-Krook格子玻尔兹曼方法相比，该方法具有足够的可调参数和更好的数值稳定性.
2021-12-27 physics.flu-dyn
Dispersion and Dispersivity Tensors in Saturated Porous Media with Uniaxial Symmetry
分散系数D_{ij}和分散度a_{ijkl}出现在饱和流经多孔介质的溶质通量的表达式中。我们提出了一个详细的分析，这些张量在轴对称的多孔介质，并表明，在这样的介质中，分散性是由6个独立的模量。我们还提出了这些模数必须满足的约束条件。我们还表明，至少需要两个独立的实验，以获得这些系数的值为任何三维多孔介质域。
2009-04-22 physics.flu-dyn
Scalar signatures of chaotic mixing in porous media
稳态层流通过多孔介质自发产生拉格朗日混沌在孔隙尺度上，与一系列的运输，反应和生物过程的定性影响。在这些不透明的环境中的混合动力学的表征和理解是一个突出的挑战。我们解决这个问题，通过开发一种新的技术的基础上产生的推拉流通过多孔介质样品的标量签名的高分辨率成像。由于混沌流中颗粒轨迹的快速去相关，在多孔材料外部测量的标量图像代表了原位混合动力学。我们提出了一个理论框架，估计的李雅普诺夫指数的基础上扩展的拉格朗日拉伸理论的相关聚集。这种方法提供了一个完整的表征混沌混合动力学在一个大类的多孔材料。
2020-11-23 physics.flu-dyn
Reactive transport under stress: Permeability evolution in deformable porous media
我们研究反应性运输在一个强调的多孔介质中，固体基质的溶解导致两个同时，竞争的影响：孔隙扩大（化学变形），和孔隙压实由于机械弱化。一种新的，机械孔隙尺度模型模拟固定的围压下的样品的洪水，表明增加应力抑制渗透率提高，增加所需的注入量达到一定的渗透率，在最近的实验一致。我们解释这种行为的应力集中下游，在较少溶解（因此更硬）的区域。由于该区域的导电性也较低，即使其小的压实也具有抑制渗透性的强烈瓶颈效应。我们的研究结果还阐明，应力的影响取决于溶解制度。在虫孔条件下（缓慢注入，即高Damkohler，$Da$），急剧溶解前沿和高孔隙度对比度的发展加剧了瓶颈效应。这降低了传输的异质性，促进了虫洞竞争。一旦出口开始侵蚀，极端集中的运输和溶解-虫洞的特征-成为主导，削弱了瓶颈效应，从而减少了压力的影响。相比之下，在低$Da$下，上游不完全反应允许试剂穿过样品，导致更均匀的溶解。连续的溶解作用和下游压实作用的部分抵消作用使应力作用稳定而逐渐增加。因此，应力的影响在早期阶段（低渗透率）在高$Da$下更明显，在接近突破的低$Da$下更明显。我们的工作促进了对流体力学性质演化的理解，对从岩石的成岩作用和风化到油井增产和碳地质封存的过程具有重要意义。
2018-01-20 physics.flu-dyn
On the thermal effect of porous material in porous media Rayleigh-Bénard convection
本文通过二维数值模拟研究了多孔介质热导率对Rayleigh-Bénard对流全局热输运的影响，发现分离多孔介质的传导效应对总热传递影响很小，Nusselt数仅略微降低。
2023-04-14 physics.flu-dyn
Visual Analysis of Two-Phase Flow Displacement Processes in Porous Media
我们提出了我们的新参数研究多孔介质实验的可视化分析，重点是获得更好地了解排水过程的微观尺度。我们分析了提取的特征值的时间演变，并讨论了如何直接比较实验，表现出在不同的时间尺度，由于不同的边界和物理条件的过程。为了实现时空分析，我们引入了一种新的抽象视觉表示，显示通过多孔介质的路径被占据到什么程度，例如，允许分为粘性和毛细状态。多孔介质专家和可视化研究人员的这项联合工作产生了关于微观尺度上不混溶两相流的新见解，其总体目标是基于边界条件和物理流体性质来表征流动。
2021-04-02 physics.flu-dyn
Flow and dispersion in anisotropic porous media: a Lattice-Boltzmann study
考虑到其扩散活性化学物质和收集电力的能力，由碳纤维制成的多孔介质被广泛用作能量存储系统（例如氧化还原液流电池）中的扩散层。尽管如此，多孔介质内的物种的分散动力学仍然没有得到很好的理解，往往导致不同的解释。实际上，高效多孔介质的微观设计可以潜在地和有效地改善液流电池的性能，仍然是一个开放的挑战。本研究的目的是调查纤维介质的微观结构对分散的影响，特别是纤维取向对阻力和分散动力学的影响。几个格子玻尔兹曼模拟的{流过}不同取向的纤维介质耦合拉格朗日模拟的粒子示踪剂已经进行。结果表明，定向纤维优先沿流向方向最大限度地减少阻力和最大限度地提高分散，这是最理想的条件，扩散层在液流电池应用。
2016-09-26 physics.flu-dyn
Fluid dynamics in porous media with Sailfish
在这项工作中，我们展示了旗鱼的应用，在多孔介质中的流体动力学的研究。Sailfish是一个基于格子玻尔兹曼方法的开源软件。这种计算流体动力学的应用是特别感兴趣的石油和天然气工业和主题可能是一个起点，为本科生或研究生在物理或工程。我们构建了具有不同孔隙度的多孔介质的人工样品，并使用Sailfish来模拟流体流过，以计算渗透率和弯曲度。我们还提出了一种简单的方法来获得使用Python库的多孔介质的比表面积。为了将这些概念结合起来，我们测试了Kozeny-Carman方程，讨论了它的有效性，并计算了我们人工样本的Kozeny常数。
2016-01-20 physics.flu-dyn
Effective Rheology of Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
我们通过数值模拟和平均场计算表明，在多孔介质中的不混溶两相流有效地表现为宾汉粘塑性流体。这导致了广义达西方程，其中体积流率二次依赖于在毛细管力与粘性力竞争的流率范围内的超压差。在较高的速率下，流动是牛顿的。
2012-06-05 physics.flu-dyn
Rheology of High-Capillary Number Flow in Porous Media
在多孔介质中以高毛细管数流动的不混溶流体可以通过有效粘度来表征。我们证明，有效粘度是很好地描述了Lichtenecker-Rother方程。该方程中的指数$α$在二维系统中取值1或0.6，在三维系统中取值0.5，这取决于孔的几何形状。我们的论点是基于分析和数值方法。
2017-12-19 physics.flu-dyn
Upscaling multiphase flow through heterogeneous porous media
放大多孔介质中的非均匀性效应对于宏观流动预测至关重要，在能源和环境设置中具有广泛的应用。在这项研究中，我们推导出表达式的放大流动特性的多孔介质的垂直非均匀性，使用渐近分析和数值模拟相结合。然后，我们使用这些放大的表达式来描述动态洪水的含水层，经典的巴克利-莱弗里特制定修改，以考虑非均质性。特别是，我们表明，异质性可以修改洪水的速度显着，我们讨论了这些结果的二氧化碳封存的情况下的影响。
2020-07-03 physics.flu-dyn
High-fidelity experimental model verification for flow in fractured porous media
本研究首次将混合维数学模型与实验室实验进行直接定性和定量比较，利用高分辨率PET图像和先进数值模拟验证裂缝介质中稳态层流模型，填补了该领域实验验证空白。
2023-12-22 physics.flu-dyn
Impact of Network Heterogenity on Nonlinear Electrokinetic Transport in Porous Media
我们提出了一个非线性电动力学在多孔介质中的传输的数值研究，专注于在多孔微结构的离子浓差极化和超限电流的非均匀性的作用。为了简单起见，多孔介质被建模为一个网络的长，薄的带电圆柱形孔，每个一维有效传输方程。对于弱的表面传导，当施加足够大的电位时，我们证明了多孔网络中的电动力学传输可以通过内部诱导流动回路由电对流主导，现有的均质化模型不能正确捕获。我们系统地改变的拓扑结构和“accessivity”的孔隙网络和传统的均匀化平行孔（毛细管束）模型的模拟进行比较，以揭示定期和分层连接的影响。我们的计算框架揭示了微观结构中的非线性电动现象的复杂物理学，并可用于设计多孔介质的应用，如水脱盐和净化冲击电渗析。
2019-01-08 physics.flu-dyn
Macro-scale Topology Optimization for Controlling Internal Shear Stress in a Porous Scaffold Bioreactor
切应力是调控细胞增殖、迁移和形态发生的重要物理因子。特别地，血管的稳态依赖于剪切应力。为了离体模拟这一过程，已经努力在生长因子的存在下和在脉动流条件下用血管和其他细胞类型接种支架。然而，所得到的生物反应器缺乏关于支架内的剪切应力和流动分布的信息。因此，很难解释剪切应力对细胞功能的影响。这些知识将使研究人员能够改进细胞培养方案。最近的工作集中在优化支架的微观结构参数，以微调剪切应力。在这项研究中，我们采用了一种不同的方法，使流动在整个生物反应器中沿着多孔支架中的通道重新定向，以产生剪切应力分布，该分布针对以目标值为中心的均匀性进行了优化。为此，设计了一种与计算流体动力学模拟相结合的拓扑优化算法。使用遗传算法和模糊逻辑的组合，在多孔支架的通道拓扑结构是不同的。该方法通过使用流场的磁共振成像（MRI）读数的实验进行了验证。
2012-01-09 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dual solutions for opposing mixed convection in porous media
本文研究了饱和多孔介质中竖直可渗透圆柱体上的定常混合对流边界层流动问题。在这里，我们评估的流动和传热特性数值的各种值的管理参数，并证明了存在的双重解决方案超过临界点。
2018-03-15 physics.flu-dyn
A Unified Theory for Chaotic Mixing in Porous Media: from Pore Networks to Granular Systems
本研究针对多孔介质混沌混合缺乏统一理论、折叠机制不明的问题，提出统一理论，揭示拉伸折叠由介质拓扑复杂度驱动，厘清连续与离散介质的混合机制差异，为新型多孔结构设计提供指导。
2024-12-06 physics.flu-dyn
Effect of viscous shearing stresses on optimal material designs for flow of fluids through porous media
拓扑优化提供了最佳的材料布局，实现了器件设计的自动化。鉴于计算机技术和增材制造的最新进展，拓扑优化越来越多地用于设计复杂的多孔结构，例如微流体装置。对于流体在这种微型多孔结构中的流动，粘性剪切应力将是显著的。但是达西模型--描述单相不可压缩流体在刚性多孔介质中流动的最流行的数学模型--忽略了粘性剪切应力引起的内摩擦。因此，我们将开发一个材料设计框架下的拓扑优化的基础上的达西-Brinkman模型-一个数学模型的流体通过多孔介质的流动，占内部摩擦，除了在达西模型中考虑的阻力。所提出的框架使用机械耗散的总速率--一个物理量--作为目标函数。为了了解粘性剪切应力对设计的影响，我们将比较拓扑优化下Darcy和Darcy-Brinkman模型提供的最佳材料布局。特别是，我们表明，使用数值模拟证实的解析解，最佳的材料布局是相同的表现出轴对称，粘性剪切应力消失的一类问题。这些解析解对检验数值模拟的准确性有一定的参考价值。对于具有主要粘性剪切应力的那些问题（例如，流在一个向后面对的步骤域），我们表明，使用数值解，最佳的材料布局下的达西和达西-布林克曼模型是非常不同的。此外，相关联的解决方案字段（即，速度和压力）在这两个模型各自的最佳布局下是定性不同的。
2021-04-14 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Method of model reduction and multifidelity models for solute transport in random layered porous media
本文提出了一种具有随机渗透率的层状有界多孔介质中溶质运移的分级模型。该模型将Taylor-Aris频散理论推广到具有已知速度协方差函数的随机层状多孔介质中的随机输运。在分层模型中，我们表示（随机）浓度的横截面平均值和变异函数。我们推导出一个一维随机对流扩散型方程的平均浓度和随机泊松方程的变化函数，以及表达式的有效速度和色散系数。我们观察到，速度波动以非单调的方式增强色散：色散最初随相关长度λ增加，达到最大值，并在无穷远处减小到零。在垂直于流动方向的多孔介质尺寸的0.25倍左右的相关长度处，可以获得最大的增强。
2018-06-25 physics.flu-dyn
Chaotic Mixing in Three Dimensional Porous Media
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Spanish National Research Council (IDAEA-CSIC)（西班牙国家研究委员会（IDAEA-CSIC））
研究三维多孔介质中混沌对流与分子扩散的相互作用，揭示其对混合动力学的影响，并提出新的连续时间随机游走模型来量化微观混合过程。
2016-02-17 physics.flu-dyn
Power exponential velocity distributions in disordered porous media
速度分布函数将流体在多孔介质中流动的微观和宏观理论联系起来。在这里，我们在随机多孔介质模型中研究流体绝对速度及其相对于宏观流动方向的纵向和横向分量。我们声称，所有的分布遵循幂指数律控制的指数$γ$和移位参数$u_0$，并检查这些参数如何依赖于孔隙度。我们发现，$γ$在渗流阈值处具有普适值$1/2$，并随孔隙度的增大而增大，但不会超过2。
2015-09-16 physics.flu-dyn
Double multiple-relaxation-time lattice Boltzmann model for solid-liquid phase change with natural convection in porous media
本文提出了一种双多重弛豫时间格子Boltzmann模型，用于模拟多孔介质中的瞬态固液相变问题。该模型采用两种不同的多弛豫时间格子Boltzmann方程，一种用于流场，另一种用于具有非线性潜热源项的温度场。该模型基于广义非达西公式，通过焓法确定液相分数来跟踪固液相变界面。通过对半无限空间中的传导熔化、半无限角落中的凝固和填充多孔介质的方形空腔中的对流熔化的数值模拟，验证了该模型的有效性。数值结果表明，该模型对多孔介质中的瞬态固液相变问题的模拟是有效和准确的。
2015-03-29 physics.flu-dyn
Multimodal Functions as Flow Signatures in Complex Porous Media
该研究反驳了复杂多孔介质中流速分布可以用一个简单的函数如正态或指数变化来描述的前提。在许多复杂的多孔介质中，包括那些与地下储存和回收应用相关的多孔介质，在较大的颗粒间孔隙和颗粒内部的微孔之间存在尺度分离，导致需要通过具有不同流场特征的多峰函数来描述的不同的流动特征。我们证明了这一发现，通过设计一种新的方法来模拟碳酸盐岩中的流体流动的基础上表示的孔隙空间获得的差分X射线成像。在微孔空间的渗透率分配估计从压汞孔隙度法推断的孔径。考虑微孔隙度的模型预测与实验测得的孔隙度和渗透率吻合良好。微孔隙度对总渗透率的贡献很大，特别是在非均质介质中。
2018-08-20 physics.flu-dyn
On the growth rates for a three-layer flow in porous media
研究了三种常粘不可混溶Stokes流体在多孔介质中的驱替问题。中间层流体包含在有界区域中。我们给出了这个过程的线性稳定性的分析。这个稳定性问题（一般来说）没有解决方案。
2022-03-18 math.AP physics.flu-dyn
Single-phase flow through a porous media revisited
多孔介质中的流动问题是以压力方程为基础，根据体积守恒的论点来表述的，该论点说明了固相和液相之间的机械平衡。在所得的控制方程中，质量守恒被压力场的输运-扩散方程所取代。当固体基质的变形可以忽略时，压力方程可以近似为非线性扩散方程。在振荡压力梯度下对方程组的行为进行了检验。
2018-07-18 physics.flu-dyn
Thermal effects on nonlinear acceleration waves in the Biot theory of porous media
我们推广了多孔固体的Biot理论的非线性弹性理论的基础上，将温度的影响。在完全非线性理论中详细研究了加速度波。明确地找到了波速，然后确定了振幅。讨论了激波形成的可能性。
2018-11-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tuning capillary flow in porous media with hierarchical structures
多孔介质中的不混溶流体-流体驱替在许多工程应用中具有重要意义，如提高石油采收率、农业灌溉和CO2地质储存。由界面不稳定性引起的指进现象在驱替过程中经常遇到，并且由于这种流体动力学不稳定性会显著降低驱替效率而在某种程度上是有害的。在这项研究中，我们报告了一种可能的调整孔隙几何形状，其目的是抑制毛细指进多孔介质的层次结构。通过孔隙尺度的模拟和理论分析，我们证明和量化的润湿性和分层的几何位移模式的综合影响，表现出从指进到紧凑模式的过渡。研究结果表明，具有较高孔隙率的二阶多孔结构，在较宽的润湿性条件范围内，驱替可以保持紧凑。结合我们以前在这种介质中的粘性指进的工作，我们可以提供一个完整的洞察分层多孔介质中的流体-流体驱替控制，在广泛的流动条件下，从毛细管到粘性为主的模式。本文的研究结果可为微流控装置的设计提供参考，也可为现场规模的多孔介质驱替提供参考。
2020-11-25 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Spreading of a density front in the Küntz-Lavallée model of porous media
我们分析了多孔介质的Küntz-Lavallée模型中密度前沿的传播。在以往的研究中，不寻常的属性的前归因于异常扩散，我们发现，前的演变是由正常的扩散和流体动力学流，后者是负责明显增强的前传播速度。我们的研究结果表明，最近的几个实验结果的多孔介质，其中异常扩散的密度前沿传播分析的基础上报告，应重新考虑，以验证流体流动的作用。
2007-07-02 physics.class-ph physics.flu-dyn
Fluid-fluid displacement in mixed-wet porous media
润湿性对多孔介质中的多相流动起着根本性的控制作用，在均匀润湿多孔介质中，润湿性的研究也得到了广泛的关注。相反，具有非均匀润湿性的多孔介质中的多相流（即，混合湿）是不太好理解的，尽管它的常见情况。在这里，我们研究了硅油的位移，水在大多数油湿多孔介质图案与离散的水湿集群，具有精确控制的润湿性。令人惊讶的是，宏观位移模式根据润湿性改变的细节而变化很大-入侵的水优先填充强烈的水润湿的簇，但包围弱水润湿的簇，而不是，导致防御油的显着捕获。我们解释这一反直观的观察与孔隙尺度的模拟，这表明，在混合湿孔隙的流体-流体界面类似于一个S形的马鞍，平均曲率接近零。我们表明，将混合湿孔隙的毛细管入口压力纳入动态孔隙网络模型再现了实验。我们的工作证明了润湿性控制在混合湿多孔介质的复杂性，它提出了实验和数值平台上，可以得出进一步的见解。
2022-07-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pipe network model for scaling of dynamic interfaces in porous media
本文采用管网模型对多孔介质中的自吸前缘动力学进行了数值研究。该模型定量地再现了在自吸实验中发现的反常标度行为[Phys. Rev. E { \bf 52}，5166（1995）]。使用简单的标度参数，我们得到了一个新的单位之间的标度指数与实验结果一致。
2000-07-17 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Models of Flow through Porous Media of Polar Fluids with Pressure-Dependent Viscosity
University of New Brunswick（新不伦瑞克大学）
本文提出了一种考虑压力依赖粘度和多孔微观结构影响的极性流体流动模型，通过内在体积平均法和拖曳函数建立了适用于颗粒和压实介质的流动方程。
2025-12-02 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Traveling wave solutions for non-Newtonian foam flow in porous media
在多孔介质中注入和原位生成泡沫成功地控制了气体的流动性，提高了流体在多孔介质中的波及效率。描述这个问题的数学模型使用两个相，泡沫气体和流体，通常有一个术语来描述泡沫的产生和破坏。此外，非牛顿泡沫行为经常使用用于泡沫气体粘度的Hirasaki和Lawson公式来建模。在本文中，我们详细介绍了如何行波分析可以用来估计在多孔介质中的一系列非牛顿泡沫模型在恒定的总表观流速的传播剖面和速度。我们将Hirasaki和Lawson的公式以显式的形式重新表述，使我们能够找到非牛顿线性动力学模型的行波解。将该解与牛顿解进行比较，可以定性和定量地分析多孔介质中泡沫渗流的流变性。
2022-09-29 cond-mat.soft math.AP physics.flu-dyn
Mathematical model of fluid front dynamics driven by porous media pumps
本文建立数学模型描述脱气多孔介质泵驱动微通道中液体前沿的动力学，经实验验证理论吻合，该泵无需外部电源且尺寸小、运行时间长。
2025-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Diffusiophoresis and medium structure control macroscopic particle transport in porous media
在这封信中，我们表明，沿局部盐梯度的胶体颗粒的孔隙尺度的扩散电泳表现在多孔介质中的颗粒的宏观分散。尽管是短暂的性质，这种微观现象控制大规模的颗粒传输之间的传输和死端孔改变他们的分区。它决定了介质中的停留时间和到达时间的分布。根据扩散电泳的流动性，颗粒可以从死端孔中移动或捕获在死端孔中，这为多孔介质中的颗粒的受控操纵提供了一种手段。
2023-03-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
From creeping to inertial flow in porous media: a lattice Boltzmann - Finite Element study
格子玻尔兹曼方法已成功地应用于蠕动状态下多孔介质流动的模拟。它的技术特性，即离散化，直接实现和并行化，负责其流行。然而，由于惯性效应在许多自然和工业过程中起作用，因此通过多孔介质的流动并不限于接近零的雷诺数。在本文中，我们研究的能力，正确描述多孔介质中的流动在中等雷诺数的格子玻尔兹曼方法。晶格分辨率，碰撞核和边界条件的选择变得越来越重要，挑战是保持工件由于压缩效应在最低限度。格子Boltzmann结果显示出精确的定量协议与有限元方法的结果和证据的能力，该方法再现达西定律在低雷诺数和Forchheimer定律在高雷诺数。
2013-01-22 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
