بررسي آزمايشگاهي ناپايداري انگشتي‌شدن جريان امتزاجي در محيط متخلخل شكاف‌دار

كارشناسي ارشد

ناپايداري انگشتي لزج يا كاناليزه‌شدن سيال پديده‌اي است كه به علت تفاوت ويسكوزيته در دو سيال جاري در يك محيط صورت مي‌گيرد. از كاربردهاي صنعتي اين پديده مي‌توان به عمليات برداشت ثانويه از مخازن نفتي، شبيه‌سازي جريان آب در سفره‌هاي زيرزميني و پخش آلودگي در آب‌هاي زيرزميني، اشاره كرد. شكاف در محيط متخلخل به ناحيه‌اي اطلاق مي‌شود كه در يك امتداد مشخص و ضخامت كم، داراي نفوذ‌پذيري بسيار بالا و تخلخل بسيار كم باشد. وجود شكاف در محيط متخلخل مي‌تواند با بروز پديده‌ي كاناليزه شدن جريان، تاثير بسزايي روي الگوهاي انگشتي و بهره‌وري جابجايي سيال داشته باشد كه اين مهم اهميت مطالعه آن را نشان مي‌دهد. در اين پژوهش، تعداد 33 مورد آزمايش‌ تجربي در بستر محيط متخلخل دوبعدي و در شرايط مختلف انجام گرفته است. همچنين مشخصه‌هاي كمي و كيفي ناپايداري بيان گرديده، مكانيزم‌هاي مختلف ناپايداري انگشتي توصيف شده و پارامترهاي كمي از جمله بازده جاروب، زمان ميان‌گذر، موقعيت بيشينه‌ي انگشتي‌ها با استفاده از پردازش تصوير در حالات مختلف اندازه‌گيري و با هم مقايسه شده‌اند. رفتار انگشتي‌ها به صورت رشته مكانيزم‌هايي شامل پخش‌شوندگي، تقسيم نوك انگشتي و حركت غالب مشاهده شده‌اند. در ابتدا سيال ورودي به سلول با مكانيزم تقسيم نوك انگشتي به تعداد زيادي انگشتي تقسيم شده و تعدادي از آن‌ها كه رشد نموده و جلوي پيشرفت انگشتي‌هاي ديگر را مي‌گيرد، به يكديگر پيوسته و انگشتي‌هاي واحدي را تشكيل دادند. با پيشروي سيال به سمت انتهاي سلول مكانيزم پخش‌شوندگي موجب حركت يكنواخت انگشتي‌ها به سمت جلو شد كه پهن شدن و غالب شدن انگشتي‌هاي موجود، نتيجه اين مكانيزم است. نرخ تزريق در بازه‌ي بين 88/35 تا 64/107 ميلي ليتر بر دقيقه انجام گرفت. با افزايش نرخ تزريق، از ميزان زمان ميان‌گذر كاسته شد و اين مقدار از حدود 20 ثانيه تا حدود 7 ثانيه متغير بود. به علاوه، افزايش سرعت تزريق باعث كاهش ميزان بازده جاروب شده و اين مقدار از 60 درصد تا 50 درصد در سلول‌هاي مختلف متغير بود. برجسته‌ترين اثر افزايش نسبت لزجت، پيچيده‌تر شدن الگوي انگشتي‌ها و تاثير بيشتر حضور شكاف در جابجايي سيال مي‌باشد. در شديدترين حالت اختلاف لزجت پديده تقسيم از كنار به‌وفور ديده شده و اتصال انگشتي‌ها به جبهه اصلي سيال نازك‌تر شد.

194667

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سيد مصطفي حسينعليپور

تبديل انرژي

دكتر حميد صفاري