Nestabilita Saffman-Taylor - Saffman–Taylor instability

The Nestabilita Saffman-Taylor, také známý jako viskózní prstoklad, je formování vzorů v morfologicky nestabilní rozhraní mezi dvěma tekutinami v porézním médiu. K této situaci dochází nejčastěji během odvodnění procesy prostřednictvím médií, jako jsou půdy.^[1] Nastává, když se vstřikuje méně viskózní tekutina, čímž se vytlačí viskóznější tekutina. (V inverzní situaci, přičemž viskóznější přemístění druhé, rozhraní je stabilní a netvoří se žádné vzory.) V podstatě ke stejnému efektu dochází díky gravitaci (bez injekce), pokud je rozhraní horizontální a odděluje dvě tekutiny různé hustoty, těžší bytost nad druhou: toto se označuje jako Rayleigh-Taylor nestabilita. V obdélníkové konfiguraci se systém vyvíjí, dokud se nevytvoří jediný prst (prst Saffman-Taylor). V radiální konfiguraci vzor roste a formuje prsty postupným rozdělováním špiček.

Většina experimentálního výzkumu viskózního prstování byla prováděna na buňkách Hele-Shaw, které se skládají ze dvou těsně rozmístěných paralelních skleněných tabulí obsahujících viskózní tekutinu. Dvě nejběžnější uspořádání jsou konfigurace kanálu, ve kterém je méně viskózní tekutina vstřikována na jeden konec kanálu, a radiální konfigurace, ve které je méně viskózní tekutina vstřikována do středu buňky. Nestability analogické s viskózním prstokladem lze také samy generovat v biologických systémech.^[2]

Matematický popis viskózního prstokladu je Darcyho zákon pro tok ve velkém množství každé kapaliny, s okrajovou podmínkou na rozhraní účtování povrchové napětí.

Metody simulace problémů s viskózním prstokladem zahrnují hraniční integrální metody, modely fázových polí atd. Řešení Prst Saffman-Taylor problém navrhli Roland Combescot, Thierry Dombre, Vincent Hakim, Yves Pomeau a Alain Pumir ^[3]^[4]

Viz také

Fraktální baldachýn

Reference

^ Li, S; et al. (2018). "Dynamika viskózních zachycených nasycených zón v částečně zvlhčených porézních médiích". Transport v porézních médiích. 125 (2): 193–210. arXiv:1802.07387. doi:10.1007 / s11242-018-1113-3.
^ Mather, W .; Mondragón-Palomino, O .; Danino, T .; Hasty, J .; Tsimring, L. S. (2010). „Streamovací nestabilita v růstu populací buněk“. Dopisy o fyzické kontrole. 104 (20): 208101. Bibcode:2010PhRvL.104t8101M. doi:10.1103 / PhysRevLett.104.208101. PMC 2947335. PMID 20867071.
^ „Boltzmannova medaile za rok 2016“.
^ Combescot, R., Dombre, T., Hakim, V. V., Pomeau, Y., & Pumir, A. (1986). Výběr tvaru prstů Saffman-Taylor. Dopisy o fyzické kontrole, 56 (19), 2036-2039.

Viskózní prstění v Centru pro nelineární dynamiku
Saffman, P. G.; Taylor, G. (1958). „Penetrace kapaliny do média se středním nebo Hele-Shawovým článkem obsahujícím viskóznější kapalinu“. Proceedings of the Royal Society of London, Series A. 245 (1242): 312–329. Bibcode:1958RSPSA.245..312S. doi:10.1098 / rspa.1958.0085.

[1] Li, S; et al. (2018). "Dynamika viskózních zachycených nasycených zón v částečně zvlhčených porézních médiích". Transport v porézních médiích. 125 (2): 193–210. arXiv:1802.07387. doi:10.1007 / s11242-018-1113-3.

[Mather-2] Mather, W .; Mondragón-Palomino, O .; Danino, T .; Hasty, J .; Tsimring, L. S. (2010). „Streamovací nestabilita v růstu populací buněk“. Dopisy o fyzické kontrole. 104 (20): 208101. Bibcode:2010PhRvL.104t8101M. doi:10.1103 / PhysRevLett.104.208101. PMC 2947335. PMID 20867071.

[3] „Boltzmannova medaile za rok 2016“.

[4] Combescot, R., Dombre, T., Hakim, V. V., Pomeau, Y., & Pumir, A. (1986). Výběr tvaru prstů Saffman-Taylor. Dopisy o fyzické kontrole, 56 (19), 2036-2039.

[1]

[2]

[3]

[4]