J. Physique Lett. 46, 1163-1171 (1985)
DOI: 10.1051/jphyslet:0198500460240116300

Multiple scale structure of non wetting fluid invasion fronts in 3D model porous media

E. Clément, C. Baudet et J.P. Hulin

Laboratoire d'Hydrodynamique et de Mécanique Physique, E.S.P.C.I., 10 rue Vauquelin, 75231 Paris Cedex 05, France

Abstract
We report experimental measurements on the structure of invasion fronts obtained by slow vertical injection of liquid, non wetting, Wood metal into non consolidated crushed glass. The geometry of plane cuts of the invasion front both parallel and perpendicular to the flow direction is analysed. The structure of perpendicular cuts is self similar in a length scale range of 1 to 20 with a fractal dimension 1.65. Saturation profiles measured from parallel cuts are in qualitative agreement with invasion percolation models. Possible theoretical predictions for the geometry of horizontal cuts are discussed.

Résumé
Nous présentons des résultats de mesures expérimèntales de la structure de fronts d'invasion obtenus par une injection verticale lente de métal de Wood non mouillant dans un massif de verre pilé non consolidé. Nous analysons la géométrie de coupes du front d'invasion perpendiculaires et parallèles à la direction de l'écoulement. La structure des coupes perpendiculaires est autohomothétique dans une gamme d'échelles de longueur de 1 à 20 avec une dimension fractale de 1,65. Les profils de saturation obtenus à partir de coupes parallèles à l'écoulement sont qualitativement en accord avec les modèles de percolation. Nous discutons différentes prédictions théoriques sur la géométrie des coupes perpendiculaires à l'écoulement.

PACS
4755M - Flow through porous media.

Key words
flow through porous media -- nonwetting fluid invasion fronts -- multiple scale structure -- nonconsolidated crushed glass -- plane cut geometry -- slow vertical liquid injection -- 3D model porous media -- Wood metal -- perpendicular cuts -- fractal dimension -- invasion percolation models