Propagação de fluidos em meios porosos

Abstract

O crescimento de interfaces rugosas transformou-se num campo de intensa pesquisa nos últimos anos. Particularmente, experiências em que uma suspensão (tinta por exemplo) é embebida em um meio desordenado, têm sido executadas a fim de caracterizar a rugosidade da superfície produzida. O objetivo deste trabalho é investigar experimentalmente as interfaces geradas pelo movimento de tinta em amostras de papel jornal a fim de verificar o comportamento da rugosidade com o tempo e a orientação do papel. Uma amostra de papel jornal é mantida na vertical com a extremidade mais baixa imersa em um reservatório de tinta. A tinta é absorvida pelo papel, criando uma interface rugosa que se move para cima. Em intervalos determinados de tempo a amostra é fotografada com uma câmera digital. Depois de alguns dias a rugosidade da interface alcança um estado estacionário. As fotografias são processadas a fim de que se transformem em uma imagem com apenas duas cores (preto para a parte com tinta e branco para a parte seca). Um programa de computador é usado para extrair a altura de cada pixel da interface e um outro programa de computador calcula a rugosidade da interface. Estes parâmetros são usados na determinação dos expoentes de crescimento, β, de Hurst, H e de Washburn, δ. Isto é feito para duas orientações (perpendiculares entre si) das amostras. Os resultados mostram uma possível dependência dos expoentes δ e H com a orientação da amostra.

The growth of rough interfaces has become an intense field of research in the last years. Particulary, imbibition experiments, in which a suspension (for example ink) is imbibed into a disordered medium, have being performed in ordes to characterize the roughness of the surface produced. The objective of this work is to investigate experimentally the interfaces generated by the movement of ink in newspaper samples in order to verify the behavior of the interface roughness with time and orientations of the paper. A sample of newspaper is kept vertically with the lower extremity immersed in an ink reservoir. The ink is absorbed into the paper, creating a rough interface that moves upward. At determined time intervals the sample is photographed with a digital camera. After some days the interface roughness reaches a stationary (pinned) state. The photographs are processed in order to produce a two color picture (black for the ink part and white for the dry part). A computer program is used to extract the height of each pixel of the interface and another one calculates the roughness of the interface. These parameters are used in the determination of the growth, β, Hurst, H, and Washburn, δ, exponents. This is done for two orientations (perpendicular to each other) of the samples. The results indicate a possible dependence of the exponents δ and H with sample orientation.