Geological Fluid Dynamics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Phillips, Owen M.

出品人:

页数:298

译者:

出版时间:2009-2

价格:$ 100.57

装帧:

isbn号码:9780521865555

丛书系列:

图书标签:

地质流体动力学
流体动力学
地质学
地球物理学
地质物理
热力学
数值模拟
地球科学
地壳
地幔

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具体描述

This book is the long-awaited successor to Owen Phillips's classic textbook, Flow and Reactions in Permeable Rocks, published in 1991. In the intervening 18 years between the two, significant advances have been made to our understanding of subterranean flow, especially through the vast amount of research into underground storage of nuclear waste and aquifer pollution. This new book integrates and extends these modern ideas and techniques and applies them to the physics and chemistry of sub-surface flows in water-saturated, sandy and rocky media. It describes essential scientific concepts and tools for hydrologists and public health ecologists concerned with present day flow and transport, and also for geologists who interpret present day patterns of mineralization in terms of fluid flow in the distant past. The book is ideal for graduate students and professionals in hydrology, water resources, and aqueous geochemistry.

《地质流体动力学》是一本深入探讨地球内部和地表流体运动的著作。本书详细阐述了控制这些流体行为的物理原理，并将其应用于各种地质现象的解释和预测。全书共分为几个主要部分。第一部分：流体基本性质与连续介质力学此部分奠定了理解地质流体的基础。首先，我们将详细介绍构成地质流体的物质，包括水、油、气、岩浆以及一些粘稠的流体，分析它们的密度、粘度、压缩性、表面张力等关键物理性质，并探讨这些性质如何随温度、压力和化学成分的变化而演变。接着，我们将引入连续介质力学的基本概念，如物质导数、张量分析、应力-应变关系等，为后续分析提供数学工具。重点会放在描述流体的运动和变形，包括欧拉描述和拉格朗日描述，以及速度场、加速度场等概念。第二部分：流体静力学与浮力在此部分，我们将聚焦于静止流体所遵循的规律。流体静力学的基本原理，如压力随深度的增加而线性增长，以及压力在同一水平面上处处相等，将被细致地讲解。我们将深入探讨浮力及其在各种地质过程中的作用，例如岩石圈板块的漂浮、地幔对流中的物质分选、以及地下水系统的压力分布。本书还会讨论不同密度流体界面上的平衡状态，以及这些平衡如何受到扰动而发生变化。第三部分：流体动力学方程组这是本书的核心部分，我们将系统地推导和分析描述流体运动的数学方程组。主要包括：质量守恒方程（连续性方程）：描述物质在空间中的分布和迁移，在地下水流动、岩浆运移、多孔介质中的气体扩散等方面至关重要。动量守恒方程（纳维-斯托克斯方程及其简化形式）：描述流体受力后的运动状态，考虑惯性力、压力梯度力、粘性力、重力以及其他外部力的作用。本书将根据不同的地质环境，推导并分析适用于不同雷诺数范围的简化方程，例如达西定律、布林克曼方程等，并讨论其适用边界。能量守恒方程：描述流体中的能量传递和转化，包括热传导、对流换热、以及相变潜热等。这对于理解地热系统、火山活动、以及地下流体的温度分布至关重要。我们将详细讲解这些方程组的推导过程，并探讨不同项的物理意义。第四部分：流体在多孔介质中的流动本部分专门探讨流体如何在岩石、土壤等具有孔隙结构的介质中流动。我们将深入讲解达西定律及其适用范围，并介绍非达西流动、非均匀多孔介质流动等更复杂的情况。书中会详细分析渗透率、孔隙度、比表面积等影响流体渗透性的关键参数，以及它们如何受岩石类型、压实度、胶结程度、裂缝发育等因素的影响。我们将讨论地下水在含水层中的流动规律、油气在地层中的运移、以及溶液在岩石中的扩散和反应。第五部分：流体稳定性与对流流体的不稳定性是驱动许多地质过程的关键因素。我们将从理论上分析流体失稳的条件，包括瑞利数、普朗特数等无量纲参数的作用。重点将放在讨论自然对流，如地幔对流、岩浆房中的对流、以及含盐地下水的对流。本书将分析对流模式的形成，如元胞、羽流等，并探讨它们如何影响物质和能量的输运。第六部分：复杂流体流动与多相流地质环境中常常存在多种流体共存的情况，例如油、气、水在地下。本部分将分析多相流的复杂性，包括相界面处的相互作用、相对渗透率的概念、以及毛管压力等。我们将讨论油气藏中的流动、地下水和污染物的混合迁移、以及地下水和岩浆的相互作用。此外，本书还会涉及一些具有特殊性质的流体，如粘弹性流体、非牛顿流体等，以及它们在地质过程中的潜在作用。第七部分：数值模拟与应用为了解决复杂的流体动力学问题，数值模拟是必不可少的工具。本部分将介绍常用的数值求解方法，如有限差分法、有限元法、有限体积法等，并讨论它们在地质流体动力学模拟中的应用。我们将展示如何利用这些方法来模拟地下水流、油气运移、地热开发、以及火山活动等。本书还将提供一些实际案例分析，展示流体动力学理论如何应用于解决现实世界中的地质工程问题，例如地下水资源管理、地下污染物扩散评估、以及地热能源的开发利用等。《地质流体动力学》的目标读者包括地球科学、地质工程、环境科学等领域的学生、研究人员和专业人士。通过阅读本书，读者将能够深刻理解控制地质流体运动的物理原理，掌握分析和解决相关问题的工具，从而更深入地认识我们星球的动态过程。