Roughness experiments of viscous fluid interfaces in disordered Hele-Shaw cells

Abstract

Se presenta un trabajo experimental sobre el crecimiento de interficies rugosas en medios desordenados. El experimento consiste en una celda de Hele-Shaw en cuya placa inferior se han distribuido una serie de obstáculos de cobre que hacen la función de desorden congelado. Un aceite de silicona es inyectado por uno de los extremos de la celda desplazando el aire inicialmente presente. El frente es estable por contraste de viscosidad pero se hace rugoso debido a la presencia del desorden. Los experimentos realizados se pueden clasificar en dos grupos principales según el tipo de mecanismo utilizado para la inyección del aceite: A- Velocidad constante y B- Presión constante.

Para el Caso A- se han realizado multitud de experimentos variando la velocidad del fluido, el espaciado entre placas en la celda de Hele-Shaw y la configuración del desorden. Se ha observado que cuando la velocidad promedio del aceite es alta y/o la longitud de correlación del desorden en la dirección de crecimiento es baja (desorden débil), entonces el escalamiento de las fluctuaciones de la interfície sigue el escalamiento dinámico de Family-Vicsek, con un exponente de crecimiento de beta=0,50 independiente de la velocidad promedio de la interface, espaciado entre placas y configuración del desorden. También se ha estudiado del exponente de rugosidad, encontrando dos regímenes, alfa-1 a escalas pequeñas y alfa-2 a escalas grandes, con unos valores que dependen de la velocidad promedio, el espaciado entre placas y la configuración del desorden. Para velocidades grandes se obtienen un valor límite de alfa 1=1,3 y alfa 2=0 independientemente de los parámetros experimentales. También se ha caracterizado el punto de crossover entre alfa-1 y alfa-2, el cual escala con la velocidad con un exponente 0.5, de acuerdo con predicciones teóricas.