在毛管压力动态影响下多孔介质中两相流关系的实验和数值分析DigantaBhusanDasDept.ofChemicalEngineering,LoughboroughUniversity,LoughboroughLE113TU,U.K.MahsanamMirzaeiDept.ofEngineeringScience,TheUniversityofOxford,OxfordOX13PJ,U.K.DOI10.1002/aic.13777PublishedonlineMarch12,2012inWileyOnlineLibrary(wileyonlinelibrary).摘要对实验和数值分析进行良好定义，以确定多孔介质中两相流毛管压力与动态效果关系的重要性。确定动态和准静态毛管压力-饱和度（Pc-Sw），әSw/әt-t曲线。然后通过达到建立流体均衡（әSw/әt=0）速度的多孔区域的动态效果来确定，这些结果用动态系数（τ）表示。我们发现τ是饱和的非线性函数，它也取决于介质的渗透率。当流体的入口到域中测量点的距离增加时局部测定的τ似乎会增加。然而，依赖τ-Sw曲线遵循在不同的地点区域内有类似趋势的作用。我们认为当地τ-Sw曲线的饱和加权平均可以被定义为一个整个区域遵循指数趋势的有效τ-Sw曲线。©2012年美国化学工程师AICHEJ，58：3891-3903，2012关键词：两相流；多孔介质；瞬时流量；准静态流；毛管压力；饱和度；动态效果引言为了刻画各种工业问题（例如，整治地下的污染），需要去量化多孔介质中的两相流动。大量的学者已经开发出各种数值计划去量化流动行为关系如毛管压力（Pc）和含水饱和度（Sw）之间的关系。Pc-Sw的关系在很大程度上取决于实验室中使用10-12厘米高度多孔样品的良好定义实验。在这些实验中，Pc是通过测量在平均非润湿（Pnw）和润湿（Pw）流体相压力的差异来计算的，表现为润湿相饱和度的函数（Sw）（1）式1中Pc,equ是在平衡饱和状态（әSw/әt=0）的毛管压力。在传统意义上，1式中毛管压力关系被定义为包括在多孔样品一个影响平衡饱和度分布的所有因素的综合效果，即流体的性质（例如：表面张力，粘度和密度比），介质的性质（例如：孔径分布、渗透率和孔隙度）等。然而，决定Pc-Sw的平衡关系是一个耗时的过程，流体在平衡条件下并不一定流动，特别是在较小的持续时间里，Sw随时间的变化是快速的表示饱和的时间导数（әSw/әt）可能很高。在这种情况下，Pc-Sw的关系在很大程度上依赖于Sw和әSw/әt，这种相关性称为动态效果[1-4]。有很多的作者建议，用式1成为传统的准稳态毛管压力的关系来描述两相流动态条件下的行为[1-19]。有人认为，方程式1应该是广义的，包括毛管阻尼或动态系数（τ）如下[6]（2）1方程式中，和Pc,equ是动态和平衡的条件的下，所有毛管压力的测量在同一含水率下。明显为直线方程的一般形式，从理论上讲，应该通过原点对（Pc,dyn-Pc,equ）与әSw/әt积分，这一线性关系的斜率是动态系数（τ）。在这些中详细讨论Mirzaei、Das2和Das等[3]。参考文献报道的τ值范围从1.93×106到9.95×109Pa.s。最近，越来越多的研究测定其物理解释已被报道[4,18-20]，这表明，动态系数获得的值的重要性。其他最近的工作基于多孔介质两相流动态毛管细压力的关系[21,22]集中在该地区进行开发数值模拟（公式2）。尽管迄今已经积累了知识，仍然有关于多孔介质中动态系数幅度和Pc-Sw两相流的动态行为的定量关系结果的歧义。在这方面，一些基本的问题需要认真加以解决，例如，动态系数的功能可以依赖于多孔介质的性质，如用实验来测定和解释渗透性这些关系。特别是，在两种不同类型多孔介质的动态系数的实验特性的尝试。硅油水流在均质多孔域的实验结果提出通过考虑不同的晶粒尺寸来探索多孔介质性质的影响，例如，体积平均渗透率，孔隙度和样品孔径分布指数。为了要实现本文的目标，我们设计的内部均质多孔介质中两相流实验来确定本地和有效的（平均）Pc-Sw关系。专门针对（1）理解网域内施加的边界条件和多孔样品的类型，（2）量化硅油在均质多孔介质的水流的动态效果，在不同的位置所引起的Pc-Sw行为关系的实验。我们的实验和方法中，介绍和讨论在两个不同的多孔介质进行排水实验的结果。瞬态和准静态实验结果被用来计算整个域范围内的动力系数和量化本地动态效果。特别感兴趣的一点是，因为确定了本地τ-Sw曲线然后找到一个平均有效的全域τ-Sw曲线。这些模拟实验也使...