牛顿流体侵入充满屈服应力流体的多孔介质
Newtonian fluid invasion into a Yield-Stress Fluid-Saturated Medium
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中文总结 AI 辅助
本研究通过孔隙网络模型，发现牛顿流体驱替宾汉屈服应力流体时，除经典Lenormand模式外，还存在低粘度比下的树状和高粘度比下的柱状两种新侵入模式，并建立了突破条件。
中文摘要 AI 辅助
我们研究了多孔介质中压力驱动的两相流，其中牛顿流体驱替不混溶的宾汉屈服应力流体。利用孔隙网络模型，我们识别出由三个无量纲参数控制的侵入模式：基于压力的毛细管数 $Ca_P$、粘度比 $M$，以及屈服应力与毛细管力之比 $R_\ au$。除了经典的 Lenormand regimes（粘性指进、毛细指进、稳定驱替）之外，我们发现了两种新的模式：在低粘度比下出现的树状模式，以及在高粘度比下出现的逐渐变宽的柱状模式。我们表征了所有模式转变，并为侵入流体建立了突破条件。
英文摘要
We investigate pressure imposed two-phase flows in porous media where a Newtonian fluid displaces an immiscible Bingham yield-stress fluid. Using a pore-network model, we identify invasion patterns governed by three dimensionless parameters: the pressure-based capillary number $Ca_P$, the viscosity ratio $M$ , and a number $R_τ$, the ratio of yield stress to capillary forces. Beyond the classical Lenormand regimes (viscous fingering, capillary fingering, stable displacement), we discover two new regimes: a tree-like pattern at low viscosity ratios and a progressively widening column-like pattern at high viscosity ratios. We characterize all regime transitions and establish a breakthrough condition for the invading fluid.
发表机构
- Université Paris-Saclay, CNRS, FAST（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，FAST）
- PoreLab, Department of Physics, Norwegian University of Science and Technology（孔隙实验室，挪威科技大学物理系）
- Université Paris-Saclay, CNRS, LPTMS（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，LPTMS）
- PoreLab, Department of Physics, University of Oslo（孔隙实验室，奥斯陆大学物理系）
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