اثرات ترکیب سطوح آب‌دوست و آب‌گریز بر الگوهای انگشتی دو سیال مخلوط نشدنی در محیط متخلخل تصادفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، ایران

چکیده

در این مقاله الگوی حرکت دو سیال مخلوط نشدنی در یک محیط متخلخل تصادفی با استفاده از روش شبکه بولتزمن برای جریان­های چند فازی با چند مؤلفه مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بررسی جریان در محیط متخلخل، اجسام جامد با خیسی سطح آب­گریز، آب­دوست، خنثی و ترکیب آب­دوست و آب­گریز در نظر گرفته شده­اند. همچنین اثرات قرارگیری لایه آب­دوست در محیط متخلخل آب­گریز بر زمان رسوخ و مقدار اشباع سیال جابجا کننده مورد مطالعه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، اثرات عدد مویینگی و نسبت لزجت نیز بر الگوی جریان بررسی شده است. نتایج، دیدگاهی در مورد اثرات خیسی سطح بر انتقال آب مایع در محیط متخلخل و چگونگی تنظیم آن با کنترل حوزه‌های آب­دوست و آب­گریز در محیط متخلخل ارائه می‌کند. همچنین بر اساس نتایج این مطالعه اگر نسبت لزجت برابر یک، عدد مویینگی برابر 0102/0 و لایه آب­دوست در ورودی محیط متخلخل قرار گیرد به ترتیب باعث کاهش 8/11 و 9 درصدی زمان رسوخ و اشباع می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  • Liu H, Valocchi AJ, Kang Q, Werth C. Pore-scale simulations of gas displacing liquid in a homogeneous pore network using the lattice Boltzmann method. Transp Porous Media. 2013;99:555–80.
  • Huang H, Huang JJ, Lu XY. Study of immiscible displacements in porous media using a color-gradient-based multiphase lattice Boltzmann method. Comput Fluids. 2014;93:164–72.
  • Lenormand R, Touboul E, Zarcone C. Numerical models and experiments on immiscible displacements in porous media. J Fluid Mech. 1988;189:165–87.
  • Dong B, Yan YY, Li WZ, Song YC. Simulation of the influence of surface wettability on viscous fingering phenomenon in porous media. J Bionic Eng. 2010;7:267–75.
  • Shi Y, Tang GH. Simulation of Newtonian and non-Newtonian rheology behavior of viscous fingering in channels by the lattice Boltzmann method. Comput Math Appl. 2014;68:1279–91.
  • Dong B, Yan Y, Li W. Numerical simulation of viscous fingering phenomenon in immiscible displacement of two fluids in porous media using lattice Boltzmann method. In: Proceedings of the 2nd Micro and Nano Flows Conference; 2009 Sep 1-2; West London, UK. 2009.
  • Dong B, Yan YY, Li WZ. LBM simulation of viscous fingering phenomenon in immiscible displacement of two fluids in porous media. Transp Porous Media. 2011;88:293–314.
  • شاکری نژاد ا، نظری م، کیهانی م. بررسی اثر نسبت ویسکوزیته بر روی جابجایی دو سیال غیر مخلوط شدنی در محیط متخلخل تصادفی. بیست و چهارمین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران،ISME2016، یزد، ایران 1395.
  • Zakirov TR, Khramchenkov MG. Wettability effect on the invasion patterns during immiscible displacement in heterogeneous porous media under dynamic conditions: A numerical study. J Pet Sci Eng. 2021;206:109049.
  • Mahabadi N, Paassen LV, Battiato I, Yun TS, Choo H, Jang J. Impact of pore-scale characteristics on immiscible fluid displacement. Geofluids. 2020;2020:5759023.
  • Qiu X, Lin M, Cao G, Jiang W, Ji L. Dynamic simulation of immiscible displacement in fractured porous media. Phys Fluids. 2024;36:053105.
  • Nabovati A. Pore level simulation of single and two phase flow in porous media using lattice Boltzmann method. PhD thesis, University of New Brunswick, 2009.
  • Hou S, Shan X, Zou Q, Doolen GD, Soll WE. Evaluation of two lattice Boltzmann models for multiphase flows. J Comput Phys. 1997;138:695–713.
  • Chin J, Boek ES, Coveney PV. Lattice Boltzmann simulation of the flow of binary immiscible fluids with different viscosities using the Shan–Chen microscopic interaction model. Philos Trans R Soc Lond A. 2002;360:547–58.
  • Zou Q, He X. On pressure and velocity boundary conditions for the lattice Boltzmann BGK model. Phys Fluids. 1997;9:1591–8.
  • Ikeda M. A novel multiple-phase, multiple-component, thermal lattice Boltzmann model. PhD thesis, University of Pittsburgh, 2012.

Dong B, Yan YY, Li W, Song Y. Lattice Boltzmann simulation of viscous fingering phenomenon of immiscible fluids displacement in a channel. Comput Fluids. 2010;39:768–79.