莫希特·达尔瓦迪。,查普曼,S.乔纳森,莎拉·沃特斯。和詹姆斯·奥利弗(James M.Oliver)。(2016)高渗透多孔界面附近的边界层结构。流体力学杂志,798.第88-139页。国际标准刊号1469-7645
采用匹配渐近展开法研究了二维窄通道内定常层流的正则问题,该通道被有限长的高渗透多孔障碍物堵塞。我们研究了单相区域和多孔区域界面附近的局部流动行为(分别由不可压缩的Navier-Stokes和Darcy流动方程控制)。我们在低雷诺数和高雷诺数极限下求解这些内部区域的流动,有助于理解在每个极限下从泊松流到塞流到泊松流的过渡性质。在高雷诺数极限的分析方面取得了重大进展,我们详细探讨了出现的丰富边界层结构。我们得到了界面应力和耦合远离界面的外部区域流动的条件的一般结果。我们考虑了Hele-Shaw单元内通过和围绕高渗透性紧密圆柱形多孔障碍物的非定常层流的三维泛化。对于高雷诺数极限,我们根据外部流动变量给出了耦合条件和界面应力,允许通过求解线性二维问题获得非线性三维问题的信息。最后,我们通过考虑含有圆形截面多孔圆柱体的Hele-Shaw单元中随时间变化的受迫远场流动的具体示例来说明我们的分析的实用性。我们确定了多孔障碍物内的内应力(这是组织工程应用的关键)和多孔障碍物边界上的界面应力(它在生物膜侵蚀方面有应用)。在高雷诺数极限下,我们证明了流体惯性可以导致圆柱体经历与时间无关的净力,即使远场强迫是周期性的,平均值为零。