بررسی عددی ناپایداری انگشتی در جابجایی مخلوط شدنی سیال نیوتنی توسط سیال مرتبه 2

در این مطالعه به بررسی ناپایداری انگشتی در جابجایی مخلوط شدنی سیال نیوتنی توسط سیال مرتبه 2 می پردازیم. ناپایداری انگشتی، نوعی ناپایداریست که به علت اختلاف ویسکوزیته در سطح تماس دو سیال اتفاق می افتد. بررسی این ناپایداری به علت کاربرد گسترده آن به ویژه شرکت داشتن در فرایند ازدیاد برداشت نفت از دیرباز مورد توجه محققین بسیاری بوده است. معادله ساختاری مرتبه 2، یکی از ساده ترین مدل ها در توصیف رفتار سیال ویسکوالاستیک است. در این مطالعه، جابجایی سیال نیوتنی توسط سیال مرتبه 2 به کمک روش پردقت طیفی و تبدیلات هارتلی مورد شبیه سازی قرار گرفته است. نتایج شامل کانتورهای غلظت، منحنی میانگین غلظت عرضی، طول اختلاط و بازده جاروبی خواهد بود. در این شبیه سازی مکانیزم های مختلفی که انگشتیها در حین شکل گیری با آن مواجه اند همچون اثر انتشار، بهم پیوستگی، گردنی شدن و شکافتگی نوک انگشتیها در کانتورهای غلظت به خوبی قابل مشاهده است. همچنین نتایج همانگونه که انتظار میرفت نشان دهنده افزایش طول اختلاط و کاهش بازده جاروبی با افزایش نسبت تحرک یا اختلاف ویسکوزیته دو سیال است. همچنین بررسی ها نشان می دهد، افزایش ضریب اختلاف تنش نرمال اول سیال مرتبه 2 تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی بازده جاروبی نخواهد داشت؛ هرچند اندکی این پارامتر را نسبت به سیال نیوتنی بهبود می بخشد