Universal Frequency-Dependent Permeability of Heterogeneous Porous Media: Effective–Medium Approximation and Critical-Path Analysis
Universal Frequency-Dependent Permeability of Heterogeneous Porous Media: Effective–Medium Approximation and Critical-Path Analysis
复制标题
非均质多孔介质的通用频率相关渗透率：有效介质近似和关键路径分析
DOI：
10.1007/s11242-022-01839-8
复制
发表时间：
2022
影响因子：
2.7
通讯作者：
Sahimi, Muhammad
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sahimi, Muhammad
多孔介质简单模型的实验、数值模拟和分析模型（如单个孔隙和空间周期性模型）提供了证据，表明多孔介质的动态、频率依赖性渗透率在由其静态值重新标度时，可以遵循适当重新标度的频率的通用函数，而与孔隙空间的形态无关。然而，还没有办法证明或反驳非均质多孔介质的一般模型的普遍性。我们提出了两种方法来分析这个问题。一种是基于动态有效介质近似（EMA）的for-dimensional网络的互连孔作为多孔介质的模型，其特征在于由孔径或孔隙电导分布。当孔隙空间的非均质性不是很强时，EMA是准确的。第二种方法是基于临界路径分析，当孔隙空间高度非均质时，该方法提供了渗透率的准确估计。我们表明，这两种方法预测，重新缩放的频率依赖的渗透率是一个通用的功能的重新缩放的频率。因此，这两种方法一起有力地支持在任何多孔介质中的重标度的动态渗透率的普遍性。频率依赖的电导率，形成因子，和多孔介质的扩散和色散系数的影响进行了讨论。
Experiments, numerical simulations, and analytical models for simple models of porous media, such as a single pore and spatially-periodic models, have provided evidence that the dynamic, frequency-dependent permeability of porous media, when rescaled by its static value, may follow a universal function of the suitably-rescaled frequency,independentof the morphology of the pore space. No approach has, however, been developed to prove or refute the universality for a general model of a heterogeneous porous medium. We propose two approaches to analyze the problem. One is based on a dynamic effective-medium approximation (EMA) ford-dimensional networks of interconnected pores as the model of porous media, characterized by a pore-size or pore-conductance distribution. The EMA is accurate when the heterogeneity of the pore space is not very strong. The second approach is based on the critical-path analyzis that provides accurate estimates of the permeability when the pore space is highly heterogeneous. We show that both approaches predict that the rescaled frequency-dependent permeability is a universal function of the rescaled frequency. Thus, the two approaches together strongly support the universality of the rescaled dynamic permeability in any porous medium. The implications for the frequency-dependent electrical conductivity, the formation factor, and the diffusion and dispersion coefficients of porous media are also discussed.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1016/j.advwatres.2020.103529
发表时间：
2020-01
期刊：
arXiv: Geophysics
影响因子：
--
作者：
B. Ghanbarian
通讯作者：
B. Ghanbarian
孔径分布广泛的多孔介质的渗透率与电导率。
DOI：
--
发表时间：
1989
期刊：
Physical Review B (Condensed Matter)
影响因子：
--
作者：
Le Doussal P
通讯作者：
Le Doussal P
具有流体捕获的位点键侵入渗透
DOI：
--
发表时间：
1998
期刊：
影响因子：
--
作者：
M. Sahimi;Mehrdad Hashemi;J. Ghassemzadeh
通讯作者：
J. Ghassemzadeh
键电导呈指数分布的随机电阻网络。
DOI：
--
发表时间：
1989
期刊：
Physical Review B (Condensed Matter)
影响因子：
--
作者：
Ty;Halperin
通讯作者：
Halperin
影响因子：
6.1
作者：
Jo K;Chen YL;de Pablo JJ;Schwartz DC
通讯作者：
Schwartz DC