מחקר

להתבונן בסלע מגיב, נקבובית אחר נקבובית.

תהליכים פיזיקליים, כימיים ומכניים במדיה נקבובית, הנחקרים באמצעות הדמיה ישירה של הדינמיקה.

איך אנחנו מודדים

קרקע אטומה הופכת לשקופה.

אנו מחליפים קרקע וסלע אטומים בחומר נקבובי שקוף שפותח במעבדה. הדמיית פלואורסצנציה מהירה מאפשרת לנו לכמת ישירות תנועת מזהמים, תגובות כימיות, אינטרקציה בין פאזות נוזליות ומעוות של הסלע.

מעוות ↓זרימה רב-פאזית ↓זרימה ריאקטיבית ↓זיכרון המעוות ↓

High-speed camera with LED illumination and acquisition laptop in the lab

01 · מעוות

מעוות של סלע נקבובי הנגרם מזרימה

הזרקה לצורכי קיבוע CO₂, אנרגיה גאותרמית וסילוק שפכים מעלה את לחץ הנקבוביות ומעוותת את הסלע. אנו עוקבים אחר העיוות הפנימי והחדירוּת בזמן התפתחותם, במדיום שקוף דמוי סלע עם סמנים פלואורסצנטיים במבנה הסלע.

זרימה בלבד יכולה לרסק סלע: זרימה בלחץ גבוה גורמת לדחיסה של המסלע ולכוחות גזירה שיוצרים מעוותים שונים.
לאחר מכן המדיום מאבד לזמן קצר קשיחות, ואז מתאושש תוך כדי המשך דחיסה.
החדירוּת מתפתחת באופן שונה בעת מעוות פריך ומעוות שביר.

מאמרים

Bachrach & Edery (2025). Flow-induced compaction localization in a rock-like medium. Geophys. Res. Lett. 52, e2025GL116207.

Bachrach & Edery (2023). Phys. Rev. E 108, L022901.

Sulieman et al. (2026). Permeability evolution of artificial rock during ductile and brittle deformation under pressurized flow. Geomech. Energy Environ. 48, 100893.

Fracture in an artificial transparent rock — סדק בסלע מלאכותי (Sulieman ואחרים).

אובדן הלכידות

זרימה בלחץ דוחסת וגוזרת את המילוי עד שהוא מאבד לכידות.

הדמיית PIV

מדידת מהירות באמצעות הדמיית חלקיקים (PIV) עוקבת אחר תזוזת הגרגרים בתוך המילוי השקוף.

לוקליזציה של שדה העיבור

מפת רכיב העיבור εyy המראה היכן העיוות מתמקם.

02 · זרימה רב-פאזית

זרימה רב-פאזית וזרימה של נוזלים הניתנים לערבוב

כאשר נוזל אחד דוחק נוזל אחר במדיום נקבובי, מבנה הנקבוביות והלחץ המניע קובעים את תבנית הזרימה. אנו מזהים זרימה באצבעות שנוצרת בזרימה הרב-פאזית, ומבחינים שחומרים פעילי שטח יכולים לשנות את תבנית הזרימה על ידי שינוי הכוחות הקפילריים.

לחץ כניסה והטרוגניות הופכים חזית אחידה לאצבעות, כאשר המעבר עוקב אחר מספר חסר מימד שפיתחנו.
חומרים פעילי שטח מרחיבים את מסלולי הזרימה על ידי עדכון הכוחות הקפילריים.
ההתפלגות של גדלי הנקבובים משנים את קצב הרחבת מסלולי הזרימה, כאשר התפלגויות זנב ארוך מאיצות את הקצב.

מאמרים

Eliyahu-Yakir, Abezgauz & Edery (2024). From mixing to displacement of miscible phases in porous media. Phys. Rev. Fluids 9, 084501.

Bhattacharjee, Ramon & Edery (2025). Phys. Rev. E 112, 065108.

Bhattacharjee, Ramon & Edery (2026). Phys. Rev. E 114, 025101.

Fluid displacement pattern in a porous medium — תבנית הדחה במדיום הטרוגני.

הדחה של נוזלים הניתנים לערבוב, ניסוי 2

ניסוי 16.08.21 ex2.

הדחה של נוזלים הניתנים לערבוב, ניסוי 4

ניסוי 22.02.21 ex4.

03 · זרימה ריאקטיבית

זרימה ריאקטיבית

ערבוב, המסה ושיקוע כימי יוצרים מסלולי זרימה מועדפים. אנו מודדים כיצד תהליך הריאקציה משפיע על מסלולי הזרימה על ידי ניסויים שבהם ה-pH מכומת ישירות ועל ידי סימולציות המכמתות אנטרופיה ומהוות בסיס לתאוריה תרמודינמית שאיננה בשיווי משקל.

ה-pH מגיע לשיווי משקל מהר יותר ממה שחוזים מודלי הסעה קלאסיים או דיפוזיה פיקיאנית.
ההדדיות בין הזרימה והריאקציה מחזקת את ההתכנסות לנתיבי זרימה מועדפים, גם במצבים של דיפוזיה דומיננטית (פקלה נמוך).
נתיבי הזרימה המועדפים מתפצלים ומתחברים מחדש, ויוצרים הסתעפויות, פיתוליות וממד פרקטלי שחולקים חוק חזקה אחד עם ההטרוגניות.

מאמרים

Biran et al. (2024). Interplay between transverse mixing and pH reaction in porous media. Hydrol. Earth Syst. Sci. 28, 4755.

Shavelzon & Edery (2024). Shannon entropy of transport self-organization. Hydrol. Earth Syst. Sci. 28, 1803.

Shavelzon, Zehe & Edery (2025). Hydrol. Earth Syst. Sci. 29, 5625.

Dagan & Edery (2024). Bifurcating paths. Adv. Water Resour. 184, 104622.

Edery et al. (2021). Hydrol. Earth Syst. Sci. 25, 5905. · Zehe et al. (2021). Hydrol. Earth Syst. Sci. 25, 5337.

pH maps during a reactive transport experiment — מפות pH במהלך ניסוי זרימה ריאקטיבית (Biran ואחרים).

Reactive mixing of two solutions in a porous medium

Particle displacement field in a deforming porous medium — שינוי חזית ריאקטיבית במהלך הובלה בקרקע שקופה.

04 · זיכרון המעוות

הסלע זוכר את המעוות הקודם

הזרקה מחזורית של נוזל בלחץ גבוה מובילה להיסטרזה בעקומות מאמץ-עיבור עקב המעוות הפלסטי המקומי. כאשר אנו משווים את מפות העיבור עבור אותו מאמץ, אנחנו מוצאים מתאם מרחבי שגדל במעוותים שמסביר את מקור ההיסטרזה.

אותו מאמץ, מפת עיבור שונה: עבור אותו לחצי הזרקה, המתאם בהתפלגות המרחבית של העיבור יורד בין עליית הלחץ לירידת הלחץ ככל שהעיבור הפלסטי גדל.
מאידך, המתאם המרחבי בין העיבורים גדל בעת המעוות הפלסטי שמתרחש עם עליית המאמץ.
המעוות הפלסטי מושפע מהמוליכות ההידראולית של הסלע, כאשר מוליכות נמוכה מובילה למעוות פלסטי גדול יותר עם גידול תואם באורכי המתאם המרחבי.

מאמרים

Kundu & Edery (2026). Spatial strain correlations reveal irreversible deformation under increasing pressure cycles of a granular packing. Geomech. Energy Environ. 47, 100872.

Kundu, Bachrach, Sulieman & Edery (2026). Correlation-based detection of hidden deformation memory in a fluid-driven porous solid. Manuscript.

Flow cell with fluorescent tracer beads — תא זרימה עם חלקיקי עקיבה פלואורסצנטיים להדמיית מהירות חלקיקים.

Loading and unloading strain maps and their correlation — מפות עיבור במסלולי ההעמסה (e) והפריקה (f), והמתאם ביניהן (g, h).

הצטרפו למעבדה

בואו ותראו בעצמכם.

אנו תמיד מחפשים סטודנטים לתואר שני ושלישי ופוסט-דוקטורנטים. לא את החכמים ביותר, אלא את אלה עם הכי הרבה התמדה: אלה שמתמודדים עם כשלונות אינסופיים למען הצלחה מתוקה אחת.

רוצים לראות זרימה בתוך סלע? כתבו לנו.

כתבו למעבדה ←