مدلسازی نفوذ سیال با نسبت چگالی بالا در بستر متخلخل لایه ای به کمک معادلات حالت با روش شبکه بولتزمن

در این مطالعه، نفوذ قطره با نسبت چگالی بالا داخل محیط متخلخل لایه ای به کمک روش شبکه بولتزمن و مدل شبه پتانسیل مدلسازی شده است؛ بدلیل ضعف ذاتی این مدل در مدلسازی جریان ها با نسبت چگالی های بالا، از معادلات حالت ریدلیش-کوانگ و پنگ-رابینسون استفاده شده و تاثیر دما برروی کشش سطحی بررسی شده است. برای اطمینان از صحت مدلسازی، منحنی های پیوستگی حاصل از مدلسازی با منحنی های تئوری ماکسول استخراج شده توسط محققان قبلی مقایسه شده است که نتایج حاصل با منحنی های تئوری مطابقت دارند. همچنین دو تست ساده و کاربردی نیز انجام گرفته است که تطبیق نتایج حاصل با نتایج قبلی صحت و اعتبار کد تک جزئی – دوفازی را تایید می کند. پس از اعتبارسنجی، نفوذ قطره داخل محیط متخلخل لایه ا ی بررسی شده است؛ تاثیر عوامل مختلف از جمله نسبت تخلخل و ویژگی آبدوستی یا آبگریزی سطح بر روی نرخ نفوذ و یا الگوی نفوذ مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهدکه با کاهش تخلخل، نرخ نفوذ کاهش می یابد و آبدوست کردن سطوح نیز در تخلخل های پایین بطور کلی موجب افزایش نرخ نفوذ می شود. همچنین، بررسی الگوی نفوذ نشان می دهد، نفوذ در حالت آبدوست منسجم و پیستون-مانند پیشروی می کند و در حالت آبگریز بصورت انگشت دانه هایی و باصطلاح انگشت -مانند صورت می گیرد. برای بررسی کلی تر پدیده نفوذ در ماده متخلخل، کد نوشته شده برای مدلسازی دو جزیی- دوفازی توسعه داده شده است. پس از اعتبار سنجی کد توسعه یافته، الگوی نفوذ در اعداد موئینگی و نسبت ویسکوزیته مختلف بررسی شده و رژیم های ویسکوز فینگرینگ و کاپیلاری فینگرینگ مشاهده و برای اولین بار مقایسه شده است.