Капиллярное число

В гидродинамике капиллярное число ( Ca ) — это безразмерная величина, представляющая относительное влияние вязкого сил сопротивления по сравнению с силами поверхностного натяжения , действующими на границе раздела между жидкостью и газом или между двумя несмешивающимися жидкостями. Наряду с номером Бонда , обычно обозначаемым $Bo$Этот термин полезен для описания сил, действующих на фронт жидкости в пористых или зернистых средах , таких как почва. Капиллярное число определяется как:

$\mathrm {Ca} ={\frac {\mu V}{\sigma }}$

где $\mu$ – динамическая вязкость жидкости, $V$ - характеристическая скорость и $\sigma$ - это поверхностное натяжение или межфазное натяжение между двумя жидкими фазами.

Будучи безразмерной величиной, значение капиллярного числа не зависит от системы единиц. В нефтяной промышленности капиллярное число обозначается $N_{c}$ вместо $\mathrm {Ca}$.

При низком количестве капилляров (по эмпирическому правилу менее 10 ⁻⁵ ), в потоке в пористых средах преобладают капиллярные силы , тогда как для высоких капиллярных чисел капиллярные силы незначительны по сравнению с вязкими силами. Поток через поры нефтяного пласта имеет значения капиллярного числа порядка 10. ⁻⁶ , тогда как поток нефти через бурильную трубу нефтяной скважины имеет капиллярное число порядка единицы.

Капиллярное число играет роль в динамике капиллярного потока ; в частности, он определяет динамический угол контакта текущей капли на границе раздела.

Многофазный состав

Многофазные потоки образуются при контакте двух или более частично или несмешивающихся жидкостей. Капиллярное число в многофазном потоке имеет то же определение, что и в формуле для однопоточного потока: соотношение вязких и поверхностных сил, но имеет дополнительный (?) эффект соотношения вязкостей жидкости: 

$\mathrm {Ca} ={\frac {\mu V}{\sigma }},{\frac {\mu }{\hat {\mu }}}$

где $\mu$ и ${\hat {\mu }}$ – вязкость сплошной и дисперсной фаз соответственно.

Многофазные микропотоки характеризуются соотношением вязких и поверхностных сил, капиллярным числом (Са) и соотношением вязкостей жидкостей:

$\mathrm {Ca} ={\frac {\mu V}{\sigma }}$ и ${\frac {\mu }{\hat {\mu }}}.$

См. также

• Номер облигации
• Число Рейнольдса
• Капиллярное давление
• Число Фруда