Динамика и устойчивость пузырей воздуха в пористой среде

Разработан численный метод, позволяющий детально рассчитывать эволюцию границы многосвязной водонасыщенной области, содержащей пузыри воздуха, давление в которых зависит от объема пузыря. Предполагается, что расстояние между пузырями газа может быть сравнимо с их размером. При этом пузыри газа могут находится вблизи протяженного фронта фазового перехода, разделяющего фильтрующуюся жидкость и область, насыщенную смесью воздуха с парами воды. Для верификации численного метода выполнено сравнение численного решения модельной задачи с аналитическим. Исследована деформация пузыря воздуха в горизонтально протяженном слое водонасыщенной пористой среды с постоянным градиентом давления, вызванная возмущениями межфазной границы с конечной амплитудой. Показано, что неустойчивость границы пузыря по отношению к конечным возмущениям приводит к дроблению пузыря. Из анализа результатов численного решения следует, что хотя все круглые пузыри независимо от размера двигаются с одинаковой скоростью, однако, вследствие неустойчивости та часть границы пузыря, где воздух вытесняет жидкость, двигается быстрее, чем противоположная часть, где жидкость вытесняет воздух, поэтому расположенные рядом пузыри способны объединяться до того, как произойдет их дробление. Библ. 29. Фиг. 16.