超级计算机助力多相流研究发现新机制

    本报讯（通讯员张轶）水利水电学院教授陈益峰、副教授胡冉在我校超级计算系统强大计算能力的支持下，通过大规模微米尺度下孔隙介质多相流数值模拟，发现了控制多相流界面稳定性的细观机制。研究成果在地球科学领域权威期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究快报》）发表。
    论文题为Wettability and flow rate impacts on immiscible displacement: A theoretical model（《湿润性和流速对非混溶驱替的影响：一个理论模型》）。胡冉是第一作者，陈益峰为通讯作者，武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室为第一单位。
    研究人员发现，在孔隙介质中，当大粘度流体驱替小粘度流体时，由于毛细力对流体界面的失稳效应，多相流的驱替锋面在大流速条件下表现为稳定流，而在小流速条件下表现为指流。这种“稳定-失稳”机制与介质的湿润性密切相关。他们通过理论分析，提出了多相流流动模式相图，揭示了湿润性和流速如何控制指流的发生。进一步发现，在强亲水条件下，多相流呈现出“角流”现象，他们根据大规模数值模拟结果，提出了“角流”发生的临界条件。这种“角流”机制被广泛应用于生物、医学的微流体设计中。
    该研究提出了多相流界面失稳的临界条件模型，揭示了流体界面“稳定-失稳”的细观机制，实现了对非混溶驱替过程中流体界面稳定性的控制，对于优化流动效率具有重要意义。研究得到国家自然科学基金面上项目的资助以及武汉大学超算中心的支持。
（“创新品牌”专栏）