高等渗流理论与方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:邓英尔

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2004-2-1

价格:38.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787030124814

丛书系列:

图书标签:

• 渗流理论
• 高等渗流
• 水文地质
• 地下水
• 数值模拟
• 模型
• 岩土工程
• 工程地质
• 水资源
• 渗透力学

流体力学前沿：从微观到宏观的复杂介质流动研究 本书聚焦于当前流体力学研究中最具挑战性和应用价值的领域之一：复杂介质中的非线性渗流与输运现象。 本书旨在为高等院校相关专业的学生、科研人员以及工程技术人员提供一个全面、深入且具有前瞻性的理论框架与实用的分析工具。 第一部分：复杂介质的本构描述与宏观尺度模型 本部分从流体力学和多孔介质力学的基本原理出发，详细阐述了如何对具有复杂孔隙结构、非均匀组分和多相流动的介质进行精确的数学描述。 第一章：孔隙结构表征与几何建模 本章深入探讨了描述复杂介质孔隙网络结构的先进技术。内容涵盖了从微米到米尺度的孔隙度、渗透率张量、比表面积以及连通性等关键参数的实验测量方法（如CT扫描、核磁共振成像等）和数值模拟技术（如随机重建、数字岩心技术）。重点讨论了孔隙结构的各向异性、多尺度特性及其对宏观流动行为的控制机制。 1.1 随机介质的拓扑结构分析： 基于图论和欧拉示性数对连通性与回路的分析。 1.2 图像处理与孔隙网络建模： 从二维截面到三维重建的流程与算法，包括骨架提取和喉道参数化。 1.3 介观尺度的影响： 表面张力、毛细管力和固液界面相互作用在孔隙尺度上的体现。 第二章：非牛顿流体与非线性渗流方程 传统的达西定律在描述高剪切速率、高饱和度变化或包含非牛顿流体（如聚合物溶液、钻井液）的渗流问题时失效。本章致力于构建和求解更具普适性的非线性渗流模型。 2.1 广义达西定律与本构关系： 探讨剪切应力与应变率的幂律关系、Bingham塑性模型在多孔介质中的应用及修正。 2.2 能量耗散与不可逆过程： 从热力学非平衡态角度分析流体在复杂通道中的能量损失机制。 2.3 时变与扩散项的耦合： 引入时间依赖性渗透率和介质固结效应，建立耦合的渗流-固结方程组。 第三章：多相流与界面动力学 在油气开采、地下水污染修复和地热开发等领域，多相流（气-液、液-液、三相）是普遍存在的现象。本章侧重于相间物质和能量交换的宏观描述。 3.1 相对渗透率的经验与半经验模型： 详细分析Brooks-Corey、Van Genuchten等模型在不同岩性条件下的适用性与局限性。 3.2 界面张力与毛细现象的尺度效应： 讨论在微小通道中，毛细驱动力如何超越压力梯度成为主要的流动控制因素。 3.3 界面移动与相场方法（Phase-Field）基础： 介绍如何利用界面演化方程来模拟气液界面的动态过程，避免了传统方法的网格重构难题。 第二部分：数值方法与计算模拟 本部分将理论模型转化为可操作的计算工具，重点介绍求解复杂渗流方程的先进数值技术。 第四章：有限元方法在渗流问题中的应用 有限元法（FEM）因其处理复杂几何形状和边界条件的优越性，成为求解偏微分方程的基石。本章详细介绍了将渗流方程组离散化的具体步骤。 4.1 基函数选择与网格划分策略： 讨论了如何针对渗透率的剧烈变化区域和流动边界层优化网格密度（局部加密）。 4.2 稳定化技术： 针对强对流主导的问题（高雷诺数或高渗透性介质），介绍SUPG（稳定化有限元）和PSPG（压力稳定化）技术，以消除数值振荡。 4.3 耦合系统的求解器： 讨论如何有效解耦或隐式耦合热-力-流方程组，包括牛顿迭代法和预条件子的构造。 第五章：离散对偶网格法（Dual-Pore Network Modeling）与格子玻尔兹曼方法（LBM） 为了捕捉孔隙尺度的物理细节，需要采用比传统有限体积法更精细的建模方法。 5.1 离散对偶网格法（DPNM）： 介绍如何利用流体动力学理论（如Hagen-Poiseuille定律）来模拟孔隙网络中的局部流动，并将其与宏观尺度进行有效关联。 5.2 格子玻尔兹曼方法（LBM）原理： LBM作为一种基于介观的模拟方法，其核心在于描述流体分布函数的演化。本章详细解析了LBM在多孔介质中处理复杂边界条件和多孔结构的优势。 5.3 LBM在复杂流型中的应用： 模拟非牛顿效应和多相流体的相分离现象。 第三部分：特定应用领域的前沿挑战 本部分将理论和方法应用于几个关键的工程和环境科学领域，展示复杂渗流理论的实际价值。 第六章：非常规储层中的多场耦合流动 针对页岩气、致密油等非常规油气藏，渗流研究必须考虑固体的变形、裂缝网络的动态演化以及吸附/解吸过程。 6.1 裂缝网络的表征与有效渗透率： 介绍Discrete Fracture Network (DFN) 模型及其与基质的渗流交互。 6.2 压致裂缝的生成与演化： 将弹性力学模型与渗流方程进行双向耦合，模拟水力压裂过程中的裂缝导流能力变化。 6.3 气体吸附与脱附的动力学控制： 研究甲烷在页岩孔隙壁上的吸附平衡与解吸速率，这直接影响了气体的有效流动性。 第七章：地下污染物迁移与修复过程 在地下水工程和环境修复中，污染物在多孔介质中的对流、扩散和化学反应过程是核心问题。 7.1 反应性输运模型： 建立考虑生物降解、吸附-解吸、沉淀-溶解等化学反应的对流-反应-扩散方程。 7.2 介质非均质性对污染羽流的影响： 分析渗透率和反应速率的空间变异性如何导致污染羽流的非对称扩散和“快路径”效应。 7.3 强化修复技术中的流动优化： 探讨利用电动力学或热力学方法（如电动力学修复、热力耦合开采）来改变地下介质的物性参数，从而加速污染物迁移与去除的有效性。 本书内容深度涵盖了从基础理论到前沿计算方法的完整链条，为读者理解和解决现代工程与环境科学中的复杂介质流动问题提供了坚实的理论基础和强大的工具集。

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这本书的内容深度和广度都超出了我原本的预估，它不仅仅是对某一特定领域知识的罗列，更像是一次对学科发展历史和前沿探索的全面巡礼。作者在阐述核心理论时，那种娓娓道来的叙事方式，仿佛将我们带回了那些关键理论诞生的时刻，让我们得以一窥先驱者们是如何一步步攻克难题的。特别是对一些经典模型的剖析，简直可以说是教科书级别的细致入微，每一个假设、每一步推导，都做了详尽的批注和解释，让人彻底明白了“知其然，更要知其所以然”的真谛。很多我过去在其他资料中感到晦涩难懂的地方，通过这本书的阐述，突然间豁然开朗。这种深入浅出的讲解能力，绝非一般作者所能企及，体现了作者深厚的学术功底和极高的教学智慧。读完前几章，我感觉自己对整个学科的宏观图景有了更清晰的把握，不再是零散知识点的堆砌。

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这本书的装帧设计真是一绝，封面那深邃的蓝色调，配上烫金的字体，一下子就抓住了我的眼球。我拿到书的时候，那种沉甸甸的质感，就让人觉得这不是一本随便应付的教材或专著。内页的纸张选择也相当考究，印刷清晰度极高，即使长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。整体来看，这本书给人的第一印象是：专业、严谨，而且充满了对知识的敬畏感。我尤其欣赏它在排版上的用心，图表和公式的布局都非常合理，层次分明，这对于理解复杂概念至关重要。翻开目录就能感受到作者在内容组织上的深思熟虑，知识体系的构建脉络清晰，从基础概念的引入，到高级模型的推导，再到具体的应用案例分析，层层递进，逻辑性极强。这种对细节的关注，无疑提升了阅读体验，让人愿意沉下心来，慢慢品味其中的奥秘。这本书光是摆在书架上，都散发着一股学术的沉稳气息，光是外在的精良制作，就让人对内容充满了期待。

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从写作风格的角度来看，这本书的语言选择非常精准和专业，用词严谨，没有丝毫的赘述或花哨的辞藻。作者似乎深知面对的读者群体都是具备一定专业背景的，因此能够在保证信息密度的同时，保持语句的流畅性。特别是在处理那些涉及多变量耦合和非线性迭代的复杂描述时，作者总能找到最简洁、最准确的数学语言来表达物理意义，这一点非常难得。它避开了那种故作高深的晦涩难懂，也拒绝了过度简化的肤浅表达，完美地找到了专业深度和可读性之间的平衡点。每一次阅读，都像是一次与一位顶级专家的近距离思维交流，让人感到既有挑战性，又充满了被启迪的愉悦感。这本书无疑在同类著作中树立了一个新的标杆。

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我最欣赏这本书的一点是它极强的工程实践指导意义。很多理论书籍往往停留在数学推导的象牙塔中，与实际工程问题脱节。然而，这本书却非常注重理论与实践的结合。书中穿插了大量真实的工程案例分析，这些案例不仅仅是简单地套用公式，而是深入剖析了实际工况的复杂性和不确定性，并展示了如何利用书中的方法论来解决现实世界中遇到的瓶颈。作者在处理边界条件、参数估计等实际操作难点时，给出了许多独到的见解和操作建议，这些“干货”对于一线工程师来说，其价值是无法估量的。我甚至已经开始尝试将书中的某个高级算法应用到我正在负责的一个项目上，效果立竿见影。它真正做到了将高深的学术研究，转化为解决实际问题的利器，这种务实精神令人十分钦佩。

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这本书的参考文献和索引部分做得也相当出色，这对于有志于继续深入研究的读者来说，简直是无价之宝。我注意到作者引用了大量来自国际顶级期刊和会议的最新成果，这保证了书中知识的前沿性。更重要的是，作者并非简单地罗列引用，而是巧妙地将这些前沿思想融入到对既有理论的讨论之中，形成了对现有知识体系的批判性继承。当你对某个特定分支产生兴趣时，可以直接顺着书中的引用链条，快速定位到最核心、最权威的研究源头。这种严谨的学术态度，体现了作者对学术诚信和知识传播的责任感。对于研究生和青年学者而言，这本书无疑是一张通往更深层次学术殿堂的“导航图”，极大地节省了我们在浩瀚文献海洋中摸索的时间和精力。

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