化学反応により置換流体の粘度変を伴う混和性 Viscous fingeringにおける数値シミュレーョン における数値シミュレーョン

摘要

多孔質媒質において、二流体間に物理的性質の違い（粘度や密度、界面張力、界面の浸透率など）が存在するとき、それらの界面は流体力学的に不安定となり指状のパターンが形成される。そのためこの現象はfingeringと呼ばれる。特に、多孔質媒質において低粘性流体が高粘性流体で置換されるとき、粘度差が原因で流体力学的不安定性が生じることから、Viscous fingering (VF)と呼ばれる。VF不安定性は、石油増進回収（Enhanced Oil Recovery:EOR）や CO_2固定、高分子重合過程など様々なプロセスで発生し得る。そのためVFの基本的特性を解明するために様々な研究が行なわれてきた。その中で水とグリセリンのように、二つの流体が互いに混ざり合う系、および油水界面のような混ざり合わない系においてそれぞれ同様にVF不安定性を示すことをHomsyにより報告されており、前者を混和性VF、後者を非混和性VFと呼hでいる。また、指状のパターンが形成されるメカニズムとして、成長が早く先に進hだfingerが隣のfinger成長を遮蔽する効果（shielding）、１つのfingerの先端が放射状に広がろうとする効果（spreading）、１つの finger がある程度広がると先端が分裂する効果（splitting）が支配していることを定性的に示している。