다공성 매질을 통과하는 비뉴턴 유체의 유효 점도 결정

비뉴턴 유체가 다공성 매질을 흐를 때, 포어 공간의 형태는 다양한 유속과 전단 속도를 초래합니다. 결과적으로, 유체의 국소 점도 또한 다르시 속도에 비선형적으로 의존하여 공간적으로 변동합니다. 따라서, 유효 점도 μeff는 일반적으로 다르시 스케일에서 흐름을 설명하는 데 사용됩니다. 대부분의 비뉴턴 흐름에서 유체의 유변학은 전단 속도의 (비선형) 함수로 설명될 수 있습니다. 현재의 접근법은 유변학에 대한 거듭제곱 법칙 모델을 채택하고 경험적 수정 계수를 포함하여 효과적인 전단 속도를 먼저 계산함으로써 유효 점도를 추정합니다. 두 번째 단계에서는 이 평균 전단 속도가 유체의 실제 유변학과 함께 사용되어 μeff를 계산합니다. 본 연구에서는 카레 유체를 사용하여 국소 점도 프로필에 대한 반분석 표현식을 도출하였으며, 이는 거듭제곱 법칙 모델보다 더 널리 적용 가능한 모델입니다. 모세관의 원형 단면에서 흐름 방정식을 풀어 평균 점성 저항 ⟨μ⟩를 국소 점도의 공간 평균으로 직접 계산할 수 있습니다. 이 접근법은 고전적인 모세관 다발 모델의 사용을 피하고 평균 포어 크기를 가진 포어의 점도 분포를 다르시 스케일로 업스케일할 수 있게 합니다. 일반적으로 사용되는 모세관 다발 모델과는 다르게, 제시된 접근법은 입력 매개변수로서 비틀림율과 투과성을 요구하지 않습니다. 결과적으로, 우리의 모델은 다공성 매질의 특성 길이 스케일만 사용하며 경험적 계수를 요구하지 않습니다. 제안된 모델과 단일 분산 구형 비드의 포장층에서 수행된 유동 셀 실험의 비교 결과, 우리의 접근법은 유체의 물리적 유변학, 다공성, 추정된 평균 포어 크기만 사용하여 효과적인 전단 속도를 결정할 필요 없이 잘 작동하는 것으로 나타났습니다. 우리의 모델과 유동 실험 및 기존 모델과의 좋은 일치는 평균 점도 ⟨μ⟩가 비뉴턴 흐름의 다공성 매질에서의 업스케일링에 대한 물리적 통찰력을 제공하는 유효 다르시 점도 μeff의 좋은 추정임을 나타냅니다.