Scaling laws and mechanisms of hydrodynamic dispersion in porous media

标度律 多孔介质 机械 缩放比例 色散(光学) 经典力学 多孔性 材料科学 物理 光学 几何学 数学 复合材料
作者
Yang Liu,Han Xiao,Tomás Aquino,Marco Dentz,Moran Wang
出处
期刊:Journal of Fluid Mechanics [Cambridge University Press]
卷期号:1001 被引量:1
标识
DOI:10.1017/jfm.2024.1131
摘要

We present a theory that quantifies the interplay between intrapore and interpore flow variabilities and their impact on hydrodynamic dispersion. The theory reveals that porous media with varying levels of structural disorder exhibit notable differences in interpore flow variability, characterised by the flux-weighted probability density function (PDF), $\hat {\psi }_\tau (\tau ) \sim \tau ^{-\theta -2}$ , for advection times $\tau$ through conduits. These differences result in varying relative strengths of interpore and intrapore flow variabilities, leading to distinct scaling behaviours of the hydrodynamic dispersion coefficient $D_L$ , normalised by the molecular diffusion coefficient $D_m$ , with respect to the Péclet number $Pe$ . Specifically, when $\hat {\psi }_\tau (\tau )$ exhibits a broad distribution of $\tau$ with $\theta$ in the range of $(0, 1)$ , the dispersion undergoes a transition from power-law scaling, $D_L/D_m \sim Pe^{2-\theta }$ , to linear scaling, $D_L/D_m \sim Pe$ , and eventually to logarithmic scaling, $D_L/D_m \sim Pe\ln (Pe)$ , as $Pe$ increases. Conversely, when $\tau$ is narrowly distributed or when $\theta$ exceeds 1, dispersion consistently follows a logarithmic scaling, $D_L/D_m \sim Pe\ln (Pe)$ . The power-law and linear scaling occur when interpore variability predominates over intrapore variability, while logarithmic scaling arises under the opposite condition. These theoretical predictions are supported by experimental data and network simulations across a broad spectrum of porous media.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
小马甲应助逢考必过采纳,获得10
刚刚
123完成签到 ,获得积分10
刚刚
李哩哩发布了新的文献求助10
刚刚
幽芊细雨完成签到,获得积分10
1秒前
哭泣爆米花完成签到,获得积分10
1秒前
南烟完成签到,获得积分10
1秒前
hyominhsu发布了新的文献求助10
1秒前
一一完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
殷权威发布了新的文献求助10
2秒前
尉迟凌波完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
Rage_Wang应助古乙丁三雨采纳,获得20
3秒前
努力的学发布了新的文献求助10
4秒前
共享精神应助zikncy采纳,获得10
4秒前
羡鱼完成签到,获得积分10
4秒前
柏忆南完成签到 ,获得积分10
4秒前
Dasiy完成签到,获得积分10
5秒前
彩色的过客完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
heavennew完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
LM发布了新的文献求助10
6秒前
foreknowledge完成签到,获得积分10
6秒前
orixero应助比奇堡派大星采纳,获得10
6秒前
6秒前
车车发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
Grin发布了新的文献求助10
7秒前
逃之姚姚完成签到 ,获得积分10
7秒前
will发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
科研通AI5应助呆萌鱼采纳,获得10
11秒前
阿莉大王完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
LM完成签到,获得积分10
11秒前
cxqygdn完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
努力的学完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Musculoskeletal Pain - Market Insight, Epidemiology And Market Forecast - 2034 2000
Animal Physiology 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3746471
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3289359
关于积分的说明 10064159
捐赠科研通 3005740
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1650360
邀请新用户注册赠送积分活动 785858
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 751296