高等渗流力学

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出版者:中国科学技术大学出版社
作者:孔祥言
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1999-07-01
价格:36.00元
装帧:
isbn号码:9787312010521
丛书系列:
图书标签:
  • 渗流力学
  • 渗流力学
  • 地下水
  • 水文地质
  • 数值模拟
  • 岩土工程
  • 环境工程
  • 水资源
  • 工程地质
  • 流体力学
  • 数学模型
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具体描述

《高等渗流力学》导读 一、 核心概念与理论基石 渗流力学,作为一门研究流体在多孔介质中运动的学科,其根基在于对宏观现象背后微观规律的深刻理解。本书从最基本的概念出发,层层递进,为读者构建起坚实的理论框架。 达西定律的本质与超越:我们将深入剖析达西定律的物理意义、适用条件及其局限性。这一定律不仅是渗流力学的基石,更是理解后续复杂模型的出发点。在此基础上,本书将探讨如何突破线性流动的束缚,引入非达西流动的概念,如惯性阻力、非牛顿流体在多孔介质中的流动行为,以及这些现象对渗流模式的影响。 多孔介质的表征与模型:多孔介质的复杂性是渗流力学研究的核心挑战之一。本书将详细介绍描述多孔介质几何特性和流体传输特性的各种参数,包括孔隙度、渗透率、比表面积、曲折度等,并阐述它们之间的内在联系。我们将探讨均质、非均质、各向同性、各向异性多孔介质的建模方法,以及如何利用统计学和分形理论来刻画复杂介质结构。 流体性质及其影响:流体的密度、粘度、压缩性等物理性质在多孔介质中的流动过程中扮演着至关重要的角色。本书将深入分析这些性质如何影响流体的驱动力、流动阻力以及流动模式,特别是在温度、压力变化显著的条件下,如地下油气藏、地热系统等。 二、 关键问题与复杂流动分析 在掌握了基本理论后,本书将聚焦于渗流力学中的关键问题,并对复杂的流动现象进行深入剖析。 多相流渗流:现实世界中的流体流动往往不是单一相的。本书将详细探讨气-液、油-水、气-油-水等多种流体在多孔介质中同时运动时的复杂行为。我们将分析各相的饱和度分布、相对渗透率、毛管力等关键参数,以及它们如何影响流体的相对流动能力和驱替效率。浸润性、孔隙结构对多相流的影响也将被深入探讨。 非稳态渗流:流动并非总是处于稳态。本书将重点研究非稳态渗流过程,包括瞬态渗流、周期性渗流等。我们将运用数学工具,如偏微分方程,来描述流体在时间和空间上的动态变化,并分析边界条件、源汇项对瞬态响应的影响,例如在油井试井分析中的应用。 渗流与传质传热耦合:在许多实际应用中,流体的运动总是伴随着物质的迁移和热量的传递。本书将阐述渗流与对流、扩散、反应等过程的耦合机制。我们将分析污染物在地下水中的迁移转化、热量在多孔介质中的散失与输运等重要问题,并介绍相应的耦合模型和求解方法。 边界层理论与界面现象:在多孔介质的孔隙喉道处,流体与固体壁面之间存在复杂的界面相互作用。本书将引入边界层理论,分析流体在小尺度孔隙中的流动特性,以及毛细管力、表面张力等界面现象对渗流行为的影响。 三、 数学模型与求解方法 为实现对渗流现象的定量描述和预测,本书将系统介绍常用的数学模型和数值求解方法。 连续性方程与动量方程:我们将从基本守恒定律出发,推导出适用于不同渗流情况的守恒方程,包括连续性方程和动量方程(如Navier-Stokes方程在多孔介质中的简化形式)。 数值模拟技术:针对复杂的渗流问题,解析解往往难以获得。本书将重点介绍和应用数值模拟方法,如有限差分法、有限元法、有限体积法等,并阐述这些方法的原理、算法构建和精度分析。我们将讨论网格划分、离散化格式、求解器选择等实际应用中的关键技术。 模型验证与校准:建立的渗流模型需要通过实验数据或现场数据进行验证和校准。本书将介绍模型验证的原则和方法,以及如何利用反演技术优化模型参数,提高模型预测的准确性。 四、 应用领域与前沿展望 本书的理论和方法将贯穿于多个重要的工程和科学领域。 石油工程:在石油天然气开采中,渗流力学是油藏工程、钻井工程、采油工程等各个环节的核心。本书将深入探讨油藏数值模拟、提高采收率技术(如注水、注气、化学驱)、油藏气藏描述等方面的渗流力学应用。 水资源与环境工程:地下水流、污染物迁移、地下水修复是水资源与环境领域的重要课题。本书将阐述渗流力学在地下水模型建立、污染场地修复、地质工程设计等方面的应用。 岩土工程与土力学:多孔介质中的土体固结、渗透性分析、边坡稳定性等都与渗流力学密切相关。本书将介绍相关理论在这些领域的应用。 新兴技术与研究方向:此外,本书还将触及一些前沿的研究方向,如非常规油气藏(页岩气、致密油)的渗流机理、纳米孔隙或微流控芯片中的渗流行为、生物多孔介质(如骨骼、土壤)中的渗流特点等,为读者提供更广阔的视野。 本书旨在通过系统深入的讲解,使读者能够熟练掌握高等渗流力学的理论体系、分析方法和应用技术,为解决工程实践中的复杂问题提供坚实的理论基础和技术支撑。

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《高等渗流力学》这本书,就我个人而言,更像是一本百科全书,它不仅仅是提供理论知识,更是在构建一种思维方式。当我翻阅到关于“宏观渗流参数的微观机理解释”部分时,我被深深地吸引了。作者并没有仅仅停留在宏观层面的数学描述,而是深入到孔隙介质的微观结构,解释了渗透率、孔隙度等参数是如何由颗粒的大小、形状、排列方式以及孔隙网络的连通性决定的。这种从微观到宏观的视角,让我对渗流现象有了更深刻的理解,仿佛能够“看透”岩石内部的流体流动。书中对“非饱和渗流”的深入探讨,也让我受益匪浅。我一直觉得,地下水的流动并非总是充满整个孔隙,而“高等渗流力学”这本书则详细解释了空气和水在孔隙中如何共存,毛细管力如何起作用,以及这如何影响流体的渗透能力。我特别留意了书中关于“水-岩相互作用对渗流性质的影响”的讨论,这涉及到化学反应、沉淀溶解等过程,它们会改变介质的孔隙结构,进而影响渗透率。这让我意识到,在一些实际应用中,需要综合考虑流体和固体介质之间的化学物理过程。这本书的全面性和深刻性,让我对地下流体动力学有了全新的认识。

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拿到《高等渗流力学》这本书,我首先想到的是它在解决实际工程问题中的应用潜力。我是一名在石油工程领域工作的工程师,我们经常需要模拟油藏内部流体的流动行为,以优化开采方案。这本书关于“多相流渗流”的章节,无疑是我的重点关注对象。作者以严谨的数学语言,阐述了油、气、水在多孔介质中流动的复杂性,特别是“相对渗透率”的概念,以及它如何随饱和度变化而变化,这对于油藏数值模拟至关重要。书中还详细介绍了“油藏开发过程中的渗流问题”,如水窜、气顶上移等现象的机理分析,以及如何通过调整注水、注汽等措施来改善采收率。我印象深刻的是书中对“裂缝性油藏渗流”的讨论,裂缝的存在大大改变了流体的流动路径和速度,作者引入了双重介质模型,并详细推导了相应的渗流方程。这为我理解和模拟复杂油藏的流动特性提供了理论支持。此外,书中关于“示踪剂在地下流体运移中的应用”的章节,也为我们进行油藏连通性评价和堵水堵气分析提供了重要的理论依据。这本书的深度和实用性,让我对未来的工作充满了期待。

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《高等渗流力学》这本书,从我一个跨学科的视角来看,它揭示了流体在多孔介质中运动的普遍性和复杂性,其原理可以类比到许多其他领域。我尤其对书中关于“扩散与对流的耦合作用”的阐述产生了浓厚的兴趣。作者不仅分析了流体自身的对流运动,还深入探讨了介质内部的分子扩散以及宏观扩散(弥散)对物质运移的影响。这对于理解污染物在土壤中的迁移,或者药物在生物体内的扩散过程,都有着重要的启示。我试图理解书中关于“多孔介质中流体的滞留现象”的论述。作者解释了由于孔隙几何形状的不规则性,以及流体与介质表面的相互作用,导致部分流体会“滞留”在介质内部,无法完全随主流运动。这让我联想到在环境科学中,污染物可能因为这种滞留效应而长时间存在于土壤或地下水中。书中还探讨了“渗流过程中能量耗散的规律”,从热力学和动力学的角度解释了流体克服介质阻力所做的功如何转化为热能。这让我看到了渗流力学背后更深层次的物理原理。这本书的广度和深度,让我意识到渗流力学不仅仅是一门独立的学科,更是连接众多科学领域的桥梁。

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当我翻开《高等渗流力学》这本书时,我被其严谨的学术态度和深厚的理论功底所折服。作为一名希望深入理解地下水运动规律的研究生,我一直在寻找一本能够系统性地解答我疑问的著作。书中关于“地下水流动的动力学基础”的论述,从牛顿定律出发,逐步推导出适用于多孔介质的方程,这一过程清晰而严谨,让我对流体运动的微观本质有了更深刻的认识。我特别关注了书中关于“渗流模型的不确定性与敏感性分析”的章节。作者强调了现实世界中很多参数难以精确获取,因此需要对模型的输入参数进行不确定性分析,并找出对模型输出影响最大的敏感参数。这对于我在进行实际课题研究时,如何更有效地进行参数优化和模型校准,提供了宝贵的指导。书中还详细介绍了“渗流方程的求解方法”,包括解析解和数值解。对于解析解,作者给出了多种经典问题的求解过程;对于数值解,则介绍了有限差分、有限元等方法的基本原理和应用。这为我后续独立进行数值模拟打下了坚实的基础。这本书的系统性、深入性和实用性,无疑是我在学术道路上的一位良师益友。

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我与《高等渗流力学》的相遇,源于我对地球科学领域一个细分方向的兴趣——地下水动力学。这本书的出现,如同一盏明灯,照亮了我探索的道路。我被书中对“地下水系统中的流动稳定性”的论述所吸引。作者深入分析了导致地下水流动发生不稳定性,进而产生各种复杂现象(如溶蚀孔洞、地下河系统形成)的内在机制。这对于理解喀斯特地貌的形成以及地下水资源勘探具有重要意义。我尝试阅读了关于“多孔介质中的非线性渗流”的章节,书中详细阐述了当流体流速过高,或者介质孔隙结构过于复杂时,传统的达西定律失效,需要采用如Forchheimer方程等非线性模型来描述。这让我认识到,在许多实际工程场景下,对流体的宏观认识需要超越简单的线性关系。我印象深刻的是书中关于“渗流模型中的边界条件设定”的讨论,作者强调了根据实际情况选择合适的边界条件(如定水头、定流量、绝缘边界等)对模拟结果准确性的关键影响。这让我意识到,理论模型的应用离不开对实际工程背景的深刻理解。这本书所展现的深度和广度,让我对地下水运动的认识进入了一个全新的层面。

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当我拿到这本《高等渗流力学》时,我的第一反应是它的厚重感,不仅仅是物理上的重量,更是其内容所蕴含的学术分量。我是一名经验丰富的工程师,在实际工作中经常会遇到复杂的地下流体问题,比如油藏开采、地下水修复以及地热资源开发等。我一直希望能找到一本能够系统性地梳理和深化我对渗流力学理解的书籍。这本书的标题“高等”二字,立刻抓住了我的眼球,预示着它将超越基础概念,深入到更前沿和复杂的问题。我翻阅了其中关于“非饱和多孔介质中的渗流”的章节,书中对毛细管力、表面张力以及介质饱和度对渗流阻力的影响进行了细致的分析,并通过数学模型进行了量化。这对于我理解地下水的运动规律,尤其是在接近地表或者存在污染物扩散的场景下,具有非常重要的指导意义。书中还详细阐述了“裂缝性介质中的渗流”,这在处理岩石类油藏或者断层附近的水文地质问题时至关重要。作者通过引入双重介质模型和细致的裂缝网络描述,使得原本复杂的裂缝流体流动过程变得清晰起来。我特别欣赏书中对实验数据和数值模拟结果的引用,这些与理论的结合,让我能够更直观地感受到模型的有效性。这本书所提供的理论框架和分析工具,无疑将极大地提升我在解决实际工程问题时的能力和效率。

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初次接触《高等渗流力学》,我最先被吸引的是它严谨的学术风格和详实的内容。作为一名对地下流体动力学充满好奇的学生,我一直在寻找能够系统性地构建我知识体系的教材。这本书无疑满足了我的需求。我打开了关于“饱和多孔介质中的渗流”章节,作者以简洁明了的语言,深入浅出地介绍了达西定律的由来及其适用范围,并详细推导了多种形式的渗流方程,包括稳态和非稳态的。我尤其被书中关于“流动势”和“等势线”的概念所吸引,这为理解流体的宏观运动方向和速度分布提供了直观的视角。此外,书中对介质渗透率的定义及其影响因素,如孔隙度、连通性、颗粒形状和排列方式等,进行了详尽的论述,这让我认识到渗流性质并非一成不变,而是与介质的微观结构密切相关。我尝试阅读了关于“多相流渗流”的部分,虽然其中的数学公式和理论推导对我来说仍有一定挑战,但我能感受到作者试图解释不同流体(如水、油、气)在多孔介质中相互作用和流动的复杂性。书中关于“相对渗透率”和“毛管压力”的讨论,为理解油气藏的开发机理打下了基础。这本书的深度和广度,让我意识到渗流力学是一个既有深厚理论基础,又与实际工程紧密结合的学科。

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这本书的封面上印着“高等渗流力学”,当我第一次翻开它的时候,一种庄重而深邃的气息扑面而来。我并非科班出身,对这个领域了解有限,但被“高等”二字所吸引,心中充满了求知的渴望。书页泛着淡淡的纸香,印刷清晰,字迹工整,第一眼就给人一种踏实可靠的感觉。我小心翼翼地翻阅着目录,那些陌生的术语,如“多相流”、“非达西渗流”、“裂缝性介质”等等,让我既感到好奇又有些畏惧。我试着阅读了其中几个章节的开头,作者的语言严谨而富有逻辑,每一个公式的推导都似乎经过了深思熟虑。我被书中图文并茂的插图所吸引,那些复杂的流体流动示意图,虽然初看有些抽象,但配合着文字的讲解,我仿佛能看到地下水在岩石孔隙中蜿蜒流淌,石油在多孔介质中缓慢迁移的景象。我特别留意到书中的参考文献,数量庞大且涉及广泛,这表明作者在写作过程中查阅了大量的原始文献,并对相关领域有着深入的研究。虽然我无法完全理解书中的每一个细节,但这本书所展现出的学术深度和严谨性,已经深深地打动了我。我意识到,这不仅仅是一本介绍知识的书,更是一扇通往更广阔学术殿堂的大门,需要我付出时间和精力去探索和领悟。我开始期待,当我真正投入其中,能够从这些精妙的理论和模型中,窥见自然界流体运动的奥秘。

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当我拿到《高等渗流力学》这本书时,我立刻感受到它是一部极具学术价值的著作。作为一名在该领域工作多年的研究人员,我深知理解复杂地下流体行为的关键在于掌握其背后的数学模型和物理原理。这本书的出版,无疑为我们提供了一个宝贵的参考。我首先翻阅了关于“热-流耦合渗流”的章节,这是一个在能源开发和环境保护领域都至关重要的研究方向。书中详细阐述了温度变化如何影响流体的黏度、密度以及多孔介质的渗透率,并在此基础上推导了耦合的偏微分方程组。我欣赏作者在推导过程中对各项物理量之间相互作用的细致分析,这使得方程的建立具有坚实的理论基础。此外,书中还探讨了“污染物在多孔介质中的运移”,这对于地下水污染治理和土壤修复具有直接的应用价值。作者通过引入对流-弥散方程,并考虑了吸附、衰减等化学反应过程,构建了更为真实的污染物迁移模型。我特别留意到书中对数值方法的介绍,例如有限元法和有限差分法在求解这些复杂方程组中的应用,这对于实际工程模拟至关重要。这本书所涵盖的先进理论和方法,无疑将为我未来的研究工作提供新的思路和工具。

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当我拿到《高等渗流力学》这本书时,我首先被其封面设计所吸引,简洁而富有力量感,暗示着其内容的专业性和深度。作为一名对地质工程领域充满热情的学生,我一直在寻找一本能够系统性地介绍复杂地下流体行为的书籍。这本书的目录清晰地展示了其涵盖的广泛主题,从基础的渗流理论到更高级的耦合问题。我翻阅了关于“含水层参数的非均质性与各向异性”的章节,作者详细探讨了地下介质渗透率在空间上的变化以及其在不同方向上的差异性,并引入了协方差函数等概念来描述这种非均质性。这对于准确模拟地下水流动和污染物扩散至关重要。我尤其对书中关于“地下水动力学中的数值模拟方法”的介绍很感兴趣。作者详细阐述了有限元法、有限差分法和有限体积法等常用方法的原理和应用,并对比了它们各自的优缺点。这为我后续进行数值模拟实践提供了理论指导。书中还探讨了“瞬态渗流”的数学模型,如二维和三维的非稳态达西方程,以及如何求解这些方程,这让我能够理解地下水位随时间变化的规律。这本书的专业性和实用性,让我对未来的学习和研究充满了信心。

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