Colloidal Transport in Porous Media pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Frimmel, Fritz H. (EDT)/ Kammer, Frank Von Der (EDT)/ Flemming, Hans-Curt (EDT)

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:2007-05-29

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540713388

丛书系列:

图书标签:

• 胶体传输
• 多孔介质
• 流体动力学
• 环境科学
• 化学工程
• 土壤物理
• 水文地质
• 污染物迁移
• 纳米颗粒
• 表面化学

好的，这是一本关于“复杂流体在多孔介质中的输运现象”的图书简介，旨在深入探讨微观结构如何影响宏观输运过程，同时避免提及您提到的具体书名《Colloidal Transport in Porous Media》。 --- 图书名称：多孔介质中的复杂流体输运：从微观机理到宏观应用 图书简介 一、 概述与背景 本书致力于系统、全面地阐述复杂流体（如悬浮液、乳液、非牛顿流体等）在多孔介质内部传输过程中的基本物理化学原理、多尺度机理及其在工程实践中的应用。多孔介质——广泛存在于地下水文、石油开采、环境修复、生物医学以及材料科学等领域——其结构复杂性与流体性质的非线性，使得流体输运问题成为一个极具挑战性的交叉学科前沿。 传统上，对牛顿流体在均匀介质中输运的研究已经相当成熟，但当介质的孔隙结构呈现出高度的异质性、连通性受限，且流体本身表现出剪切变稀、粘弹性或颗粒团聚等特性时，经典的达西定律和傅里叶定律便不再适用。本书的视角聚焦于如何将微观尺度的相互作用（如颗粒-表面相互作用、流体剪切效应、介孔内扩散限制）与介观尺度的孔隙网络结构有效地耦合，从而预测和描述宏观尺度的输运速率和分离效率。 二、 内容结构与核心章节 本书内容组织严谨，逻辑清晰，分为四个主要部分，层层递进： 第一部分：多孔介质与复杂流体基础 本部分为后续深入分析奠定理论基础。首先，详细介绍了多孔介质的几何特征描述，包括孔隙度、比表面积、孔径分布、连通性参数（如弯曲度、渗透率张量）的量化表征方法，侧重于X射线CT、核磁共振（NMR）成像技术在结构解析中的应用。 随后，重点梳理了复杂流体的流变学特性。深入探讨了非牛顿流体的本构方程，特别是剪切变稀、胀剪增稠行为的物理成因。对于悬浮液系统，详细分析了颗粒团聚、絮凝动力学，以及在强流场作用下的分散与重排机制。对于粘弹性流体，解析了应力松弛时间的概念及其对流动剖面的影响。 第二部分：微观机理与界面效应 这是本书的核心理论部分，专注于解析影响输运的关键微观过程。 1. 颗粒-表面相互作用与附着/脱附动力学： 详细阐述了DLVO理论在多孔介质环境下的修正应用，分析了范德华力、静电斥力、以及电双层相互作用如何决定颗粒在孔壁上的沉积和再悬浮阈值。通过分子动力学模拟和原子力显微镜（AFM）的实验数据，量化了这些界面力对宏观截留率的影响。 2. 孔隙尺度的限制效应： 探讨了当颗粒尺寸与孔隙喉道尺寸接近时（即“尺寸限制效应”），流体流动路径的扭曲和局部剪切速率的极端变化如何导致输运速率的显著下降。引入了“有效扩散系数”的概念，并解析了在不同孔隙度梯度下扩散系数的张量表达。 3. 流体动力学与颗粒运动耦合： 重点分析了斯托克斯数对颗粒轨迹的影响。在低雷诺数下，讨论了颗粒如何通过“影子效应”和流线捕获机制在复杂孔道中运动，并预测了颗粒在弯曲通道中的分离效率。 第三部分：宏观模型构建与参数辨识 本部分致力于将微观机理提升到可用于工程预测的宏观模型层面。 1. 非经典渗透率模型： 针对非牛顿流体，提出了修正的达西-布克豪森（Darcy-Buckingham）方程，引入了流体特性参数（如屈服应力、塑性粘度）对有效渗透率的影响因子。针对粘弹性流体，探讨了弹性恢复项在宏观流动方程中的引入方式。 2. 颗粒输运与沉降模型： 发展了基于随机游走的粒子追踪模型（PCT）与连续介质模型（如Advection-Dispersion Equation, ADE）的耦合框架。重点讨论了如何利用孔隙网络模型（PNM）生成具有统计学意义的介质结构，并在此基础上模拟颗粒在多孔介质中的滞留、迁移和重新分布。 3. 表征性长度与尺度依赖性： 探讨了在不同测量尺度下，所获得的宏观输运参数的差异性。引入了“表征性体积单元”（Representative Elementary Volume, REV）的概念，并提出了确定最优REV大小的统计判据。 第四部分：应用案例与前沿挑战 本书最后部分将理论模型应用于实际工程问题，并展望了该领域未来的研究方向。 1. 环境修复与污染物迁移： 分析了在地下水修复中，粘土层对有机污染物或纳米颗粒的吸附-解吸-输运过程，特别是高粘度或高浊度流体对修复效率的影响。 2. 油气开采中的强化采收（EOR）： 重点讨论了聚合物驱和表面活性剂驱过程中，聚合物溶液的剪切稀释行为如何优化驱替前缘的推进，以及乳液在储层中的稳定性和迁移特性。 3. 生物医学工程： 探讨了药物载体（如微球或脂质体）在生物组织（视为多孔介质）中的定向输运、灌注效率及体内分布模型的建立。 三、 目标读者 本书适合于流体力学、化学工程、土木工程、水资源管理、材料科学以及地球科学等领域的高年级本科生、研究生以及致力于多孔介质输运研究的科研人员和工程技术人员阅读。它既是深入理解复杂输运现象的专业参考书，也是进行前沿研究和工程设计的重要工具手册。本书强调理论的严谨性与模型的实用性相结合，力求提供一套完整的分析和解决复杂流体在多孔介质中输运问题的工具箱。

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