微柱群多孔介质流动特性的实验研究

摘要

用PDMS加工5组宽2mm,深100μm,长4cm的微通道,其内部充满方形排列圆柱形成多孔介质模型.利用微流体粒子图像测速仪测量内部速度场和剪切应力分布,采用高精度微压计对多孔介质通道流动压差进行了测量.结果表明,速度分布具有良好的对称性,符合低雷诺数条件下的流动规律.速度沿展向方向呈现周期性的变化规律,不同流向位置的速度幅值不同.靠近圆柱壁面的对称位置存在两条流线,其上流速保持不变.剪切应力随着孔隙率的增大而递减,表明随孔隙率增大流场趋于均匀化.压差与雷诺数之间呈线性关系,精确的满足Darcy 定律.压差随孔隙率的增加而递减,与剪切应力递减规律相似,可见多孔介质流动的压差主要源于剪切能量损失.