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同登科 等 著

图书标签:

• 非线性渗流
• 渗流力学
• 岩石力学
• 地下水
• 数值模拟
• 水文地质
• 多相流
• 孔隙介质
• 油藏工程
• 环境流体力学

出版社： 石油工业出版社

ISBN：9787502140823

版次：1

商品编码：10929834

包装：平装

开本：16开

出版时间：2003-09-01

用纸：胶版纸

页数：190

字数：313000

正文语种：中文

内容简介

《非线性渗流力学》介绍了考虑二次梯度项的单一介质、分形介质和双重介质的数学描述，分别论述了应用积分变换和Fourier级数方法进行的解析分析。探讨了变形地层单一介质、分形介质和双重介质的数学模型，应用正则摄动法及Weber变换、Hankel变换和正交变换进行了瞬态分析。对考虑交叉项的广义双重介质模型进行了研究。最后介绍了分数维流动理论。《非线性渗流力学》可供石油、采矿、岩土工程、环境工程等领域的科研、教学人员及研究生参考。

目录

第1章 考虑二次梯度项影响的单相微可压缩液体的微分方程
1.1 守恒原理、流动规律和流体压缩率
1.2 多孔介质单相流动的微分方程

第2章 考虑二次梯度项影响的径向流动系统的不稳定渗流理论
2.1 无限大地层圆柱面源井的压力分布解及动态特征
2.2 有界封闭圆形油藏的解析解及其动态分析
2.3 有界定压圆形油藏的解析解
2.4 无限大地层定压生产压力分布解及动态特征
2.5 有界封闭地层定压生产压力分布解
2.6 有界定压地层定压生产压力分布解

第3章 具有二次梯度项影响的球向流动的压力分布的精确解及其动态特征
3.1 数学模型及其无限大地层的解析解
3.2 有界封闭地层问题
3.3 有界定压地层问题
3.4 压力动态特征

第4章 考虑二次梯度项影响的单相液体在分形介质中的流动理论
4.1 无限大地层分形介质非线性流动模型
4.2 有界封闭地层
4.3 有界定压地层

第5章 非线性双重介质模型的精确解及动态特征
5.1 无限大地层非线性双重介质模型
5.2 有界封闭地层的非线性双重介质模型
5.3 有界定压地层

第6章 考虑二次梯度项影响的双重介质模型
6.1 双重介质中渗流的微分方程
6.2 双孔介质中的渗流
6.3 双渗透介质中的渗流

第7章 变形介质单相液体径向流动理论
7.1 变形介质无限大地层定产生产线源解
7.2 变形介质压力动态分析

第8章 变形分形介质中的单相液体流动理论
8.1 流动方程
8.2 变形分形介质线源解
8.3 变形分形介质无限大地层的流动问题
8.4 蛮形分形介质有界油藏渗流问颢
8.5 变形分形介质井筒储集系数及表皮效应

第9章 变形双重介质中单相液体流动理论
9.1 变形双重介质双孔流动模型
9.2 应力敏感地层双重介质分形油藏流动理论
9.3 -类双重介质分形油藏正则摄动解及流动分析

第10章 考虑交叉储积系数影响的双重介质模型
10.1 数学模型
10.2 具有交叉系数的拟稳态双孔模型
10.3 具有交叉储积系数的双重介质模型
10.4 具有交叉储积系数的双渗模型

第11章 分数维流动模型
11.1 具有分形裂缝几何的裂缝介质中的流动
11.2 广义径向流动模型
11.3 双重介质广义径向流动模型
附录1主要符号说明
附录2单位换算表

前言/序言

好的，这是一份关于一本假设的图书的详细简介，书名为《界面动力学与复杂流体行为》。 --- 图书名称：《界面动力学与复杂流体行为》 作者： [此处可留空或填写作者名，例如：张华 / 李明] 出版社： [此处可留空或填写出版社名，例如：高等教育出版社] ISBN： [此处可留空或填写ISBN号] --- 图书简介：界面动力学与复杂流体行为 前言：跨越尺度的挑战 在自然界与工程实践中，流体现象往往并非如牛顿力学中描述的理想状态那样简单。从生物体内的细胞膜动态到深海油气勘探中的多相流动，从微流控芯片上的液滴操控到高分子材料的加工过程，流体的行为常常受到界面效应的深刻影响。这些界面，无论是气-液、液-液、固-液，还是固-气界面，都是能量、质量和动量交换的枢纽。它们不仅定义了流体的宏观输运特性，更在微观尺度上主导了体系的稳定性和演化路径。《界面动力学与复杂流体行为》正是一部系统探讨这些复杂现象的专著。 本书聚焦于那些传统流体力学模型难以充分描述的领域，特别是涉及到显著的界面张力梯度、分子间作用力、相变过程以及非牛顿特性的流体系统。我们旨在提供一个跨越理论分析、计算模拟与实验观测的综合视角，为研究人员、工程师及高年级学生提供深入理解和解决实际问题的工具箱。 核心内容结构： 本书共分为六大部分，循序渐进地构建了对界面动力学和复杂流体行为的认知框架。 第一部分：复杂流体的本征特性与描述框架 本部分为全书的理论基础奠基。首先，我们深入剖析了“复杂流体”的定义范畴，明确区分了牛顿流体与剪切变稀、剪切增稠、粘弹性等非牛顿流体的区别。重点在于流变学基础，包括本构方程的建立（如幂律模型、卡罗尔-舒茨模型等）以及粘弹性流体中应力松弛与恢复的机制。 随后，我们将焦点转向界面热力学。详细讨论了拉普拉斯压力、表面能与表面张力的温度和浓度依赖性。特别引入了吉布斯吸附理论，阐述了表面活性物质（Surfactants）如何通过改变界面特性，进而影响宏观流动模式，例如泡沫的稳定性与乳液的破碎。 第二部分：界面张力驱动的流动 本部分深入探讨了表面张力梯度引发的流动现象，即马兰戈尼效应（Marangoni Effect）。 热致与溶质致马兰戈尼流： 详细分析了温度梯度和浓度梯度如何驱动界面物质的迁移，并探讨了其在焊接、涂层制备以及生物溶液处理中的重要性。 动态湿润与铺展： 研究了液体在固体表面铺展的动力学过程，包括接触角动力学、接触线运动速度与剪切应力之间的关系。这对于润湿性工程和微纳尺度液滴控制至关重要。 流体层析与液滴动力学： 阐述了在外部场（如电场、磁场或重力场）作用下，液滴或气泡在通道内的迁移、变形与聚并过程，侧重于高斯曲率对界面形状的控制。 第三部分：多孔介质中的界面耦合 本部分将研究重点转移到固-液界面广泛存在的环境——多孔介质。 毛细现象与孔隙结构： 阐述了毛细力在多孔介质中的主导作用，包括其对饱和度曲线（毛管压力曲线）的影响。分析了孔隙尺寸分布对非均匀润湿性流体运移的控制。 多相流在介质中的迁移： 详细讨论了油、气、水在储层或土壤中的非均相流动，特别是非达西流动、粘滞指进（Viscous Fingering）的形成机理及其对采收率或污染物迁移的影响。 界面滞后与迟滞效应： 探讨了毛细滞后现象，即液体进入与流出多孔介质路径依赖性的物理根源，这对于油藏模拟和地下水文至关重要。 第四部分：微尺度界面现象与新兴技术 随着技术向微米和纳米尺度发展，表面力与体积力之间的平衡点发生了显著变化。 微流控中的液滴生成与操控： 详细介绍了基于T型接头、流聚焦等微纳结构中，如何利用界面张力梯度或外加电场（电润湿效应，EWOD）精确生成和合并单分散液滴。 电动力学与界面响应： 探讨了电场与界面电荷的相互作用，包括电毛细效应（Electro-Capillarity）如何用于动态调节通道内的流体阻力，实现无机械泵的流量控制。 纳米流体与分子间作用： 引入了分子动力学模拟的基础知识，用以理解在极小尺度下，流体分子与固体壁面之间的相互作用如何修正宏观粘度，例如“无滑移”边界条件的修正讨论。 第五部分：界面稳定性的非线性分析 本部分侧重于界面失稳的机理与预测。 Rayleigh-Taylor (RT) 和 Kelvin-Helmholtz (KH) 不稳定性： 深入分析了密度差和剪切应力在界面上引发的失稳模式，特别是在加速场或高速剪切流中的表现。 界面波的演化与破碎： 探讨了表面波的非线性演化，以及这些波如何导致液膜破裂、雾化或喷射的现象。应用线性稳定性理论和非线性演化方程（如Cahn-Hilliard方程在界面演化中的应用）。 泡沫与乳液的动力学稳定性： 结合体积分子的作用，分析泡沫膜（Gibbs-Marangoni 效应）和乳液液滴的长期稳定性，涉及剪切诱导的结构重排。 第六部分：计算方法与模型验证 理论分析必须辅以可靠的计算工具。本部分介绍了用于解决复杂界面问题的数值方法。 界面捕获技术： 详细比较了水平集（Level Set）、相场（Phase Field）以及体积平均（Volume of Fluid, VOF）方法在追踪复杂、剧烈变形界面时的优缺点和适用范围。 耦合模拟策略： 阐述了如何将流变学本构方程、热力学模型与界面动力学方程进行耦合求解，以模拟具有粘弹性特性的复杂流体在界面的行为。 实验验证与标度律： 介绍了高分辨率成像技术（如高频PZT驱动的滴落实验、同步辐射X射线成像）在验证计算模型中的作用，并强调了无量纲数（如韦伯数、马兰戈尼数、弹粘比）在跨尺度比较中的核心地位。 总结： 《界面动力学与复杂流体行为》不仅是一本教科书，更是一份面向前沿研究的参考手册。它要求读者具备一定的流体力学和微积分基础，但通过严谨的逻辑推导和丰富的工程实例，使得复杂的界面现象变得可理解、可预测。本书旨在培养读者从微观机理出发，建立宏观描述模型的能力，以应对未来在新能源、生物医学工程、先进制造等领域中不断涌现的流体挑战。 --- 目标读者： 流体力学、化学工程、材料科学、物理学及相关交叉学科的高年级本科生、研究生，以及从事界面现象研究的科研人员和工业工程师。

评分☆☆☆☆☆

《非线性渗流力学》这本书的魅力在于其内容的深度和广度，它绝对是一本能够让你静下心来，沉浸在知识海洋中的佳作。作者对数学原理的讲解极其透彻，他没有回避复杂性，而是以一种循序渐进的方式，将非线性方程的求解过程分解为可理解的步骤。我特别欣赏作者在引言部分对历史发展脉络的梳理，这让我对非线性渗流力学这个学科的演变有了宏观的认识，也更能理解当前研究的意义和价值。书中的数学推导严谨而流畅，同时又辅以大量的图示和表格，使得复杂的数学模型不再是枯燥的符号堆砌，而是具有实际物理意义的描述。我曾经尝试阅读过一些相关的学术论文，但很多时候都会被晦涩的语言和复杂的公式所困扰，而这本书则完美地解决了这个问题，它像一位耐心而渊博的导师，一步步引导读者掌握核心概念。在阅读过程中，我曾多次停下来，反复琢磨某些关键的论证，每一次的深入思考都带来了新的领悟。这本书不仅提升了我对理论知识的掌握，更锻炼了我分析和解决复杂问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

毫无疑问，《非线性渗流力学》是一本改变游戏规则的书。它以一种前所未有的视角，揭示了流体在真实世界中行为的复杂性。我一直以为流体力学是个相对“成熟”的领域，但这本书让我意识到，非线性现象的普遍性和重要性被严重低估了。作者在阐述诸如孔隙结构、表面张力、毛细管力等对渗流过程的影响时，所使用的语言和例子都非常贴近实际，让我能够将书本上的理论与我工作中的实际经验联系起来。特别让我惊喜的是，书中对随机介质中渗流的讨论，这部分内容对于理解多孔材料的非均匀性和各向异性至关重要。作者通过引入统计学和概率论的工具，为分析这些复杂问题提供了新的思路。我甚至觉得，这本书不仅仅是为工程师和研究人员准备的，任何对自然界中复杂现象感兴趣的人，都能从中获得启发。它让我看到了隐藏在平凡现象背后的深刻的数学和物理规律，也激发了我对未知领域探索的强烈愿望。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，《非线性渗流力学》这本书的结构设计非常巧妙，它既有深厚的理论基础，又不失实际应用的指导意义。作者在介绍复杂的非线性模型时，总是会先给出其物理背景和意义，然后再深入到数学推导。这种“先易后难，循序渐进”的教学方式，极大地降低了阅读门槛，让我能够保持学习的动力。我尤其喜欢书中关于“奇异吸引子”和“分形”等概念在渗流力学中的应用的章节，这部分内容彻底颠覆了我对流体行为的传统认知，让我看到了其潜在的混沌和自组织特性。这本书不仅仅是关于计算和模拟，它更多的是关于理解。理解为什么会出现非线性，理解这些非线性方程是如何描述真实世界的，以及如何通过理解来更好地控制和预测这些现象。作者的写作风格非常吸引人，他能够在复杂的科学问题中注入一种哲学思考，让读者在学习知识的同时，也能感受到科学的魅力。总而言之，这是一本值得反复阅读和深入研究的经典之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书以其严谨的逻辑和深入的分析，彻底改变了我对流体行为的认知。在阅读之前，我一直认为物理学中的许多现象都可以通过简单的线性方程组来解释，直到我翻开了《非线性渗流力学》。作者以极具启发性的方式，循序渐进地引导我理解了为什么在许多实际场景下，例如地下水流动、油气开采以及多孔介质中的化学反应等，线性假设会失效。书中的图表和案例分析是其一大亮点，它们并非简单的示意图，而是通过精巧的设计，直观地展示了非线性方程的解的复杂性和多样性，让我能够清晰地看到边界条件、材料参数等细微变化如何引发宏观层面截然不同的流体行为。更让我印象深刻的是，作者并没有止步于理论的阐述，而是花费了大量的篇幅讨论了数值模拟的方法。这对于我这样希望将理论应用于实际问题的读者来说，无疑是宝贵的财富。各种数值算法的优劣分析，以及针对不同问题的求解策略，都为我提供了解决实际工程难题的有效工具。这本书的阅读过程，就像是在攀登一座知识的高峰，虽然充满挑战，但每一次克服困难后，都能收获更广阔的视野，对非线性渗流力学这个领域有了更加立体和深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本《非线性渗流力学》绝对是一部思想的盛宴，它不仅提供了知识，更是一种思维方式的重塑。我之前对流体力学的一些基本概念有着模糊的认识，总觉得有些现象难以解释。这本书就像一把钥匙，打开了通往更深层理解的大门。作者在讲解非线性方程时，没有使用过于抽象的数学术语，而是通过一系列精心设计的物理模型和类比，将那些看似难以捉摸的概念变得生动易懂。例如，关于迟滞现象的解释，通过对岩石渗透率随压强变化的描述，让我立刻明白了为什么流体在通过某些介质时会表现出“记忆效应”。书中的案例研究更是让我大开眼界，从地下水污染扩散的复杂模型，到地下储层中油气流动的多相非线性行为，都展现了非线性渗流力学在解决现实世界问题中的强大能力。我尤其喜欢作者在讨论数值方法时，对不同算法的适用性和局限性进行的细致比较。这让我在面对具体问题时，能够做出更明智的选择，而不是盲目套用。读完这本书，我不再把流体看作是简单的“流淌”，而是充满了各种相互作用和反馈的动态系统。