童 燕,杨青山，张玉龙，王秋玲*

(1.阜阳师范学院物理与电子工程学院, 安徽阜阳 236037；2.江苏科技大学理学院，江苏镇江 212003)



重力驱动的水滴在土壤毛孔内非稳态运动研究

童 燕1,杨青山1，张玉龙2，王秋玲1*

(1.阜阳师范学院物理与电子工程学院, 安徽阜阳 236037；2.江苏科技大学理学院，江苏镇江 212003)

摘要重力驱动下的水滴入渗是多孔介质特别是土壤中水分运移的一个基本问题，理论研究中常常用毛细管内的液塞(slug)运动来模拟。考虑前端液面的动态接触角效应，建立包含接触角参数的描述液塞非稳态运动过程的动力学模型，并对该模型进行了试验验证。应用该模型，研究多孔介质物理性质如斥水性、毛细管内径和液塞初始长度等参数对液塞运动过程的影响。结果表明：接触角的增加能显著影响毛管内液塞的下落速度，表明斥水性增加将显著降低土壤等多孔介质的导渗率；液塞在大管径毛管中平均速度较大，但能够到达的最终深度较小；相反地，液塞在小管径毛管中的平均下落速度较小，但能到达的最终深度较大。综合得出，在考虑孔隙结构统计分布的基础上，该模型可用于宏观入渗过程的模拟研究。

关键词土壤孔隙；液塞动力学；薄膜；垂直毛细管；非稳态；接触角

水滴入渗是多孔介质水分运移的基本问题，许多工业生产及自然现象都与水滴在多孔介质的入渗过程相关。研究液滴在孔隙内的入渗速度和多孔介质被渗润区域的大小，需要了解液滴渗润介质孔隙时的动力学过程[1-2]。……