Экспериментальная оценка связности флюидов при двухфазном фильтре в пористых средах во время дренажа

В данном исследовании экспериментально изучается возможность сочетания двух расширенных континуальных теорий для моделирования двухфазного течения. Одна из теорий рассматривает межфазную площадь как независимую переменную состояния, тогда как другая явно различает связанные и несвязанные фазы. Их комбинирование повышает нашу способность моделировать аппроксимируемую гистерезисную зависимость, которая обычно доминирует в двухфазном фильтре. С помощью оптической микроскопии были выполнены микрофлюидные эксперименты в квази-2D искусственных пористых средах при различных циклических процессах вытеснения и граничных условиях. Для ряда последовательных процессов дренажа с подробной обработкой изображений и постобработкой были оценены поровомасштабные параметры, такие как межфазные площади между фазами (мокрая, немокрая и твердое), и локальное капиллярное давление, а также макроскопические параметры, такие как насыщение. Показано, что различение связанных и несвязанных кластеров и представление межфазной площади как независимой переменной состояния может быть подходящим способом моделирования гистерезиса в схеме двухфазного течения. Наборы данных дренажа — капиллярное давление, насыщение и удельная межфазная площадь — представлены в виде поверхности f(Pc, sw, awn) = 0. Эти поверхности вмещают все точки данных в пределах разумной экспериментальной погрешности независимо от граничных условий, при условии что соответствующая жидкость связана со своим входом. Однако данная концепция демонстрирует снижение эффективности как модельный подход для наборов данных, полученных в экспериментах с большими объемными потоками. Мы объясняем это влиянием геометрии пористой среды на распределение фаз; это наблюдение подвергается дальнейшему подробному изучению и анализу.