多孔介质多场耦合作用及其工程响应

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出版者:
作者:赵阳升
出品人:
页数:468
译者:
出版时间:2010-6
价格:128.00元
装帧:
isbn号码:9787030275738
丛书系列:
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具体描述

《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》共22章,系统论述与介绍了多孔介质多场耦合作用这一新兴学科领域的理论、实验、工程技术的各个方面。《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》先介绍了多孔介质固体、流体特性与普遍的守恒定律以及渗流力学、固体力学、传热传质学、热力学与反应动力学、逾渗理论、数值解法的核心内容,这些也是《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》的基础理论。《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》用12章的篇幅介绍了各种多孔介质多场耦合作用的实验方法、实验设备和新的物性规律,详细论述了其理论架构、各类耦合问题的理论、相关工艺与工程实例。书中内容囊括了作者及其学术团队二十多年的大量研究成果,也涵盖了国内外相关研究的最新进展。

《多孔介质多场耦合作用及其工程响应》可作为资源能源、土木、环境、地质、力学、物理学、化学等工程与科学领域的工程技术人员、研究者、本科生、硕士与博士研究生的重要参考书。

《渗透流与热辐射:相互作用及在工程领域的应用》 本书深入探讨了渗透流(渗流)与热辐射在多孔介质中的相互作用机制,并聚焦于这些耦合现象如何影响和塑造工程结构的响应。本书旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高年级学生提供一个全面而深入的理论框架和实践指导。 第一部分:渗透流的理论基础与多孔介质特性 本部分将首先梳理渗透流的基本理论,包括达西定律及其适用范围,以及对非达西流动的讨论,如粘滞力、惯性力在介质孔隙结构影响下的表现。我们将详细介绍多孔介质的宏观参数,如孔隙度、渗透率、比表面积、连通性等,并探讨这些参数如何受到介质的微观结构(如颗粒大小、形状、排列方式、孔径分布、喉道模型)以及应力、饱和度等因素的影响。 经典渗流理论:重点介绍达西定律、弗希·布依依定律,以及它们在不同流体粘度、压力梯度条件下的应用。 非达西渗流:分析高雷诺数流动(惯性力显著)和低雷诺数但高粘滞力流动(粘滞力显著)的特征,介绍Forchheimer方程等修正模型。 多孔介质结构表征:深入阐述孔隙度、渗透率、孔径分布、曲折度等关键参数的定义、测量方法(如岩心分析、成像技术)及其对渗流特性的影响。 多孔介质模型:介绍等效孔隙模型、腔室模型、连续介质模型等,以及它们在模拟复杂多孔介质流动中的优势与局限。 流体性质对渗流的影响:讨论流体密度、粘度、表面张力、压缩性等物性参数与多孔介质孔隙结构共同作用下的渗流行为。 第二部分:热辐射的理论基础与多孔介质中的传播 本部分将详细介绍热辐射的基本原理,包括黑体辐射、普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定律、维恩位移定律等。我们将重点分析热辐射在多孔介质中的传播特性,包括吸收、散射、透射等过程,以及这些过程与介质的光学性质(如吸收系数、散射系数、相位函数)和微观结构的关系。 热辐射基本定律:回顾黑体辐射定律,并介绍实际物体辐射特性的普适性描述。 多孔介质的光学特性:定义和解释多孔介质的吸收系数、散射系数、衰减系数、相函数等,探讨它们与介质组成、孔隙结构、表面粗糙度、颗粒大小、填充物等的关系。 辐射传输方程:介绍辐射传输方程(RTE)及其在多孔介质中的应用,讨论各种近似方法,如P1近似、P3近似等。 散射对辐射的影响:分析单次散射、多次散射以及各向异性散射对介质内部辐射场分布的影响。 介质属性对辐射传播的调控:讨论如何通过改变介质的材料组成、涂层、结构设计来调控其对热辐射的吸收、反射和透射能力。 第三部分:渗透流与热辐射的耦合机制 本部分是本书的核心,将系统性地阐述渗透流与热辐射在多孔介质中的相互作用方式。我们将分析两种主要耦合机制: 1. 辐射对渗透流的影响:热辐射引起的介质温度场变化会直接影响流体的物性(密度、粘度),进而改变渗透流动的驱动力、流速和流动模式。此外,辐射导致的介质内部温度梯度也可能引发热扩散或热对流。 2. 渗透流对辐射的影响:流体在多孔介质中的流动会带走或带入热量,改变介质的温度分布,进而影响辐射的发射和传播。如果流体本身具有光学活性(如吸收或散射辐射),则流动的过程也会直接影响辐射传输。 温度场耦合:详细分析辐射吸收导致的局部温度升高如何影响流体粘度、密度,以及由此产生的浮力效应或热膨胀效应,从而改变渗流的驱动力。 辐射-对流耦合:探讨温度梯度驱动下的热对流与渗透流的叠加效应,尤其是在高渗透性介质中。 流体光学性质的考虑:分析当流体自身对辐射具有显著的吸收或散射作用时,渗流过程如何影响辐射传输的有效性。 耦合方程的建立:介绍如何将能量守恒方程(包含辐射项)、质量守恒方程(渗流)和动量守恒方程(渗流)耦合起来,形成描述多孔介质中多场耦合行为的数学模型。 第四部分:工程响应与应用实例 本部分将聚焦于上述多场耦合现象在实际工程中的体现及其响应。我们将通过具体的工程案例,展示渗透流与热辐射耦合作用如何影响结构的性能、寿命和安全性。 建筑节能:分析多孔保温材料、涂层等在太阳辐射和室内对流条件下的热行为,以及如何通过优化结构设计提高建筑的节能效率。 地热能开发:研究地下多孔介质中地下水流动与岩石的热辐射效应,及其对地热储层温度分布和能量提取效率的影响。 核废料储存:探讨岩体中放射性衰变产生的热量辐射与地下水渗透的耦合作用,以及这对储存库长期稳定性的影响。 发动机与燃烧室:分析高温燃气在多孔燃烧材料或多孔结构件中的流动与辐射换热,以及这对燃烧效率和材料寿命的影响。 新型材料设计:介绍如何利用多孔介质的渗流和辐射特性,设计新型的功能性材料,如吸热材料、热障涂层、辐射散热器等。 环境工程:讨论土壤中水分渗透与太阳辐射吸收如何影响土壤温度,以及这对植物生长和土壤生态系统的作用。 通过对这些领域的深入分析,本书旨在为读者提供一个理解和解决复杂工程问题的全新视角。本书的理论推导严谨,数学模型清晰,并结合了大量实际案例,力求理论与实践相结合,帮助读者掌握在多孔介质中处理渗流与辐射耦合效应的关键技能。

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读后感

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用户评价

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我是一名在水利工程领域工作的工程师,长久以来,我们都在处理与地下水相关的各种问题,比如水库渗漏、堤坝稳定、以及地下水资源的开发与保护。多孔介质,尤其是饱和土体,其行为的复杂性在于,水流、应力、甚至温度的微小变化都可能引发连锁反应。这本书的出现,恰好能够帮助我们深入理解这些“多场耦合”作用的本质。我迫切地希望书中能够详细阐述,例如,在水-固耦合方面,饱和土体在荷载作用下的固结过程,水流产生的孔隙水压力如何影响有效应力,以及有效应力的变化又如何引起土体的变形。在热-水耦合方面,温度的变化如何影响水的黏滞度、土体的渗透性,甚至引发热应力。我希望书中能够提供一套完整的理论体系,将这些耦合作用量化,并给出相应的分析方法。特别地,在解决实际工程问题时,我希望能从书中获得如何建立数值模型、如何选择合适的参数,以及如何解读模拟结果的指导。比如,在进行水库渗流分析时,能否结合温度场和应力场的影响,更准确地预测渗流量和渗透压,从而保障水库的安全运行。这本书能否成为我在水利工程领域解决复杂问题的“指南针”,我将拭目以待。

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这本书,我拿到手就有一种沉甸甸的感觉,不是说它有多重,而是知识的厚重感扑面而来。书的封面设计很简洁,没有花哨的图案,只有书名清晰地摆在那里,仿佛在宣告着它所承载的严谨学术内容。我是一名刚入行的工程技术人员,在实际工作中经常会遇到需要处理多孔介质问题的场景,比如地下水渗流、污染物迁移,甚至是土壤固结沉降等等。这些问题往往不是单一因素在起作用,而是多种物理场相互交织,共同影响着介质的行为。阅读这本书,我希望能找到系统性的理论框架和实用的分析方法,来指导我理解和解决这些复杂的工程难题。书中对于“多场耦合”的阐述,我期待它能深入浅出,从最基本的物理原理出发,逐步构建起耦合作用的模型。例如,在水-固耦合方面,水分子的渗透会对固体的骨架产生应力,进而影响孔隙结构和渗透率,而固体的变形又会反过来改变水分子的流动机理。这种相互制约的关系,究竟是如何量化和描述的,是我非常好奇的部分。另外,热-水-固耦合在地热开发、核废料储存等领域至关重要,书中会如何处理不同场之间的能量和质量交换,以及温度变化对介质物性参数的影响,也让我充满了期待。总的来说,我希望这本书能成为我解决实际工程问题的“圣经”,为我提供坚实的理论基础和清晰的分析思路,帮助我提升解决复杂工程问题的能力,成为一名更优秀的工程师。它不仅仅是一本技术手册,更应该是一扇通往更深层次理解多孔介质世界的窗户。

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这本书的标题深深吸引了我,因为它触及了许多我长期以来感到困惑的工程难题。我是一名在地下工程领域工作的科研人员,长期以来,我们都在努力理解和预测地下结构在承受各种荷载和环境因素影响下的行为。而多孔介质的复杂性,加上各种物理场(如水、热、应力、化学成分等)之间的相互作用,使得问题的分析变得异常困难。我非常期待这本书能够提供一个全面而深入的视角,去解析这些耦合作用是如何发生的,以及它们是如何最终转化为我们能够观察到的工程响应的。比如,当一个地下隧道或储罐受到地下水位的变化、温度的波动,甚至周围化学物质的侵蚀时,会发生怎样的变形、应力分布的变化,以及这些变化是否会影响结构的长期稳定性?书中是否会详细介绍基于多场耦合理论的数值模拟方法,例如有限元法、有限差分法等,以及这些方法在处理复杂边界条件和非线性耦合问题时的优劣势?我希望作者能够提供具体的建模技巧、参数选取原则,以及如何验证模拟结果的可靠性。此外,如果书中能够包含一些实际工程案例的分析,并从中提炼出普适性的工程经验和教训,那将对我的研究工作具有极大的价值。我希望这本书能够成为我工具箱里一件强大的武器,帮助我更准确地预测和控制工程风险,设计出更安全、更经济的地下工程。

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我是一个已经在这个行业摸爬滚打多年的工程师,见识过不少理论书籍,有些过于晦涩难懂,有些又过于肤浅,难以真正解决实际问题。这次拿到这本书,我抱着一种审慎的期待。书名“多孔介质多场耦合作用及其工程响应”本身就点明了它的核心内容,在我看来,这是当前工程领域,尤其是在土木、水利、环境工程等领域,一个非常具有挑战性和前沿性的课题。我希望这本书能够深入剖析多场耦合的机理,不仅仅是列出几个公式,更要解释清楚这些耦合作用是如何在微观层面产生的,又是如何宏观地影响整个介质的宏观表现的。例如,在油气开采中,油、气、水、固相的耦合作用,加上温度和压力的变化,会导致储层发生复杂的变形,这直接关系到采收率和地层稳定。书中是否会详细介绍不同耦合类型(如水-力、热-力、化学-力等)的相互作用机制,以及如何构建相应的数值模型来进行模拟分析,这将是我重点关注的内容。我希望作者能够基于扎实的理论功底,结合大量的工程案例,给出具有指导意义的解决方案。毕竟,对于我们这些实践者来说,理论的最终目的是服务于实践,解决实际工程中的痛点和难点。这本书是否能提供一套清晰的分析流程,帮助我们在面对复杂问题时,能够有条不紊地进行诊断和决策,是我非常看重的一点。

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作为一名环境工程专业的学生,我在学习过程中经常接触到多孔介质在污染物迁移、地下水修复等方面的应用。然而,很多时候,我们面临的问题都不仅仅是单一的污染物在介质中的扩散,而是会涉及到水流、温度、甚至微生物活动等多种因素的协同作用。这本书的出现,仿佛为我打开了一扇新的大门。我迫切地想了解,这本书将如何系统地阐述“多场耦合”的概念,它是如何将看似独立的物理过程联系起来,形成一个整体的动力学系统。例如,当我们在进行地下水污染修复时,需要考虑水分子的流动如何携带污染物,而温度的变化又会如何影响污染物的溶解度和渗透率,甚至还会影响微生物的活性,从而改变污染物的降解速率。这种复杂的反馈机制,究竟是如何被数学模型所捕捉和描述的?我希望书中能有清晰的理论推导,并且能够给出一些典型的耦合模型,比如Biogeochemical Transport Models,以及它们在解决实际环境问题中的应用。我也非常期待书中能够包含一些案例研究,展示如何利用多场耦合的分析方法来评估修复效果,预测污染物在地下空间的长远行为,从而为制定更有效的环境治理策略提供科学依据。这本书能否帮助我建立起对复杂环境过程的整体认知,将是我评判它的重要标准。

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我是一名地质工程领域的从业者,常年与岩土打交道。多孔介质的力学行为,尤其是其在各种加载条件下的变形和强度变化,一直是我研究的重点。然而,近年来,随着地下工程的深入发展,我们越来越意识到,单一的力学分析已经不足以完全描述多孔介质的复杂响应。地下水的作用、温度的变化、甚至是地层的化学成分,都可能对岩土体的力学性能产生显著影响。因此,这本书的出现,无疑是及时而重要的。我非常希望它能深入探讨“多场耦合”的具体表现形式,比如水-固耦合在固结沉降中的作用,热-固耦合在地热工程中的影响,以及化学-力耦合在岩土体风化和侵蚀过程中的作用。书中是否会提供一套完整的理论框架,用以描述不同物理场之间的相互作用强度和机制?另外,在工程应用方面,我特别关注书中是否会给出实际的计算方法和数值模拟技术。例如,如何建立包含多种耦合项的数值模型,如何处理不同尺度下的耦合效应,以及如何根据实际勘察数据来确定模型参数。我期望这本书能够为我提供一套切实可行的分析工具,帮助我更准确地预测岩土体的变形和稳定性,为地下工程的设计和施工提供可靠的科学依据。

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这本书的名字让我眼前一亮,因为我一直以来都在思考如何将不同领域的知识融会贯通,以解决更复杂的问题。我是一名从事能源勘探与开发的工程师,在油气藏工程领域,多孔介质的性质及其多场耦合作用是理解储层行为、优化开采策略的关键。我希望这本书能提供一个系统性的视角,深入剖析在油气藏这种复杂的多孔介质环境中,流体(油、气、水)的流动、温度和压力的变化、甚至岩石骨架的变形是如何相互耦合,并最终影响储层的渗透率、孔隙度以及流体的产量。书中是否会详细介绍诸如Darcy定律、Biot固结理论、以及考虑多相流和热效应的耦合模型?我尤其关心书中是如何处理不同物理场之间的非线性相互作用,以及如何利用这些模型来进行储层数值模拟,从而预测储层的动态行为,指导水平井钻探、压裂改造等关键技术。此外,如果书中能够结合一些油气藏工程的实际案例,比如高含水老油田的二次采油、致密油藏的压裂增产等,分析其中多场耦合的关键因素和技术对策,那将对我非常有启发。我希望这本书能够为我提供更深层次的理解,并为我解决实际储层开发难题提供有力的技术支持。

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这本书的标题非常吸引我,因为它触及了我一直以来非常感兴趣但又感到难以深入探索的一个领域——多孔介质的复杂行为。我是一名在材料科学领域工作的研究人员,我们常常需要设计和制备具有特定孔隙结构的材料,以实现特定的功能,比如催化、吸附、过滤等。然而,在实际应用中,这些材料往往会暴露在复杂的多物理场环境中,例如,在高温、湿热、或化学腐蚀的环境下,材料的孔隙结构、力学性能、甚至化学活性都可能发生显著的变化。我希望这本书能够深入探讨“多场耦合”作用在这些材料中的具体表现,以及它们是如何影响材料的宏观性能和长期稳定性的。例如,当一种多孔催化剂在高温和水蒸气环境中工作时,水分子的吸附和扩散、材料的膨胀和收缩、甚至内部可能发生的相变,都会对其催化效率和寿命产生影响。书中是否会提供一套系统的理论模型,用于描述这些耦合作用,并预测材料在不同环境下的行为?我也非常期待书中能够包含一些材料科学领域的实例,展示如何利用对多场耦合作用的理解来设计和优化新型多孔材料。这本书能否为我提供新的研究思路和方法,将是我关注的重点。

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从这本书的书名来看,它触及了我工作中的一个核心痛点。我是一名地热能源工程师,我们的工作就是从地下深处提取热能,而这个过程离不开对地层中水、热、岩石相互作用的深入理解。地热储层本质上是复杂的多孔介质,其中高温流体的流动、压力的变化、岩石的力学响应以及可能伴随的化学反应,都紧密地交织在一起。我希望这本书能够提供一个全面的视角,深入剖析这些“多场耦合”作用是如何发生的,以及它们是如何影响地热资源的开发效率和储层的长期可持续性。例如,在注水采热的过程中,注入冷水会导致地层温度下降,进而影响岩石的力学性能和渗透率,同时,流体的流动也会改变地层的应力状态,可能引发微震。书中是否会详细介绍如何建立包含热-流-固耦合的地热储层数值模型,以及如何利用这些模型来优化注采方案,提高能量提取效率,并评估潜在的风险?我特别期待书中能够包含一些针对实际地热开发案例的分析,分享在复杂地热系统中处理多场耦合问题的经验和教训。这本书能否成为我解决地热开发中复杂问题的“金钥匙”,将是我最关心的。

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读到这本书的名字,我的脑海中立刻浮现出许多在实际工作中遇到的“棘手”问题。我是一名桥梁和隧道工程师,我们经常需要处理复杂的地下水环境和地基变形问题。多孔介质的特性,特别是其渗透性、压缩性和变形特性,对我们的结构安全至关重要。而当这些特性与地下水流、温度变化、甚至土壤中的化学侵蚀等多种物理场相互作用时,问题的复杂性就会呈指数级增长。我非常期待这本书能够提供一个清晰的理论框架,解释这些“多场耦合”是如何发生的,它们之间是如何相互影响的,以及最终会如何体现在工程结构的响应上。例如,当桥梁基础位于地下水位较高的区域,并且受到温度季节性变化的影响时,土壤的孔隙水压力、有效应力、温度分布以及渗透系数会如何协同变化,进而影响基础的沉降和稳定性?书中是否会提供一套系统的数值模拟方法,能够耦合这些不同的物理过程,以更准确地预测结构在复杂环境下的行为?我希望书中能够包含一些关于多孔介质参数辨识、模型建立和验证的指导,以及如何将这些分析结果转化为实际工程设计中的考量因素。这本书能否成为我手中解决这类复杂工程问题的“利器”,将是我密切关注的。

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