液-液驱替系统的时间依赖侵入规律
Time-dependent invasion laws for a liquid-liquid displacement system
AI总结：
本研究利用Onsager变分原理建立模型，研究倾斜管中液-液驱替的毛细管渗吸，发现不同于Lucas-Washburn型的时间依赖侵入规律，模型与实验吻合良好，为微流控及多孔介质多相流宏观描述提供参考。
摘要：
毛细管驱动的流体流动在自然界中频繁发生，在工业、农业、医学、生物技术和微流控领域有着广泛的技术应用。我们利用Onsager变分原理提出了一个模型，系统研究倾斜管中的毛细管渗吸现象，并发现液-液驱替系统在不同情况下存在不同于Lucas-Washburn型的时间依赖毛细管侵入长度规律。我们的模型与实验结果吻合良好，表明本文推导的动力学方程可以很好地描述预充有液体段塞的毛细管中的渗吸动力学。我们的研究结果对微流控系统和多孔介质中多相流的宏观描述具有重要意义。
英文摘要：
Capillary-driven flow of fluids occurs frequently in nature and has a wide range of technological applications in the fields of industry, agriculture, medicine, biotechnology, and microfluidics. By using the Onsager variational principle, we propose a model to systematically study the capillary imbibition in titled tubes, and find different laws of time-dependent capillary invasion length for liquid-liquid displacement system other than Lucas-Washburn type under different circumstances. The good agreement between our model and experimental results shows that the imbibition dynamics in a capillary tube with a prefilled liquid slug can be well captured by the dynamic equation derived in this paper. Our results bear important implications for macroscopic descriptions of multiphase flows in microfluidic systems and porous media.
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