Essentials of Multiphase Flow in Porous Media pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Pinder, George F./ Gray, William G.

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:2008-8

价格:925.00元

装帧:

isbn号码:9780470317624

丛书系列:

图书标签:

Multiphase Flow
Porous Media
Fluid Mechanics
Transport Phenomena
Reservoir Engineering
Petroleum Engineering
Groundwater Hydrology
Numerical Simulation
Capillary Pressure
Relative Permeability

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具体描述

Learn the fundamental concepts that underlie the physics of multiphase flow and transport in porous media with the information in Essentials of Multiphase Flow in Porous Media, which demonstrates the mathematical-physical ways to express and address multiphase flow problems. Find a logical, step-by-step introduction to everything from the simple concepts to the advanced equations useful for addressing real-world problems like infiltration, groundwater contamination, and movement of non-aqueous phase liquids. Discover and apply the governing equations for application to these and other problems in light of the physics that influence system behavior.

流体力学在多孔介质中的基础原理与应用作者：[作者姓名 - 假设一位资深学者] 出版社：[假设出版社名称] --- 图书简介本书旨在为流体力学、岩土工程、石油工程以及环境科学等领域的学生、研究人员和专业工程师提供一套全面且深入的多相流体在多孔介质中运动的理论框架与实用技术。我们聚焦于描述和预测复杂地下系统——如含水层、油藏、土壤层和工程结构——内部流体行为的关键物理机制和数学模型。与仅仅关注单一流体流动（如达西定律的经典应用）不同，本书的核心在于处理气-液、液-液、固-液-气等多种流体相共存时的动态相互作用。这种复杂性源于相间界面张力、毛管力、相对渗透率效应以及不同流体密度和粘度的差异。全书结构清晰，从宏观的守恒定律出发，逐步深入到微观的孔隙尺度分析，确保读者不仅掌握模型的应用，更能理解其背后的物理基础。 --- 第一部分：多孔介质的流体力学基础本部分奠定了研究多相流的基础。我们将首先回顾经典的单相流体在多孔介质中的流动理论，重点阐述达西定律（Darcy's Law）的适用范围及其在工程中的重要性。随后，我们将引入描述多孔介质骨架特性的关键参数，如孔隙度（Porosity）、比表面积、比表面积、渗透率张量（Permeability Tensor）的确定方法，并讨论孔隙结构对流动的影响，包括各向异性与非均质性。核心内容将转向流体性质，细致分析不同流体（水、油、气）的物性参数，如粘度、压缩性，并引入毛管压力（Capillary Pressure）的概念。毛管压力曲线的测量、拟合及其对非饱和流动的影响将被详细讨论，这是区分单相流与多相流的关键。 --- 第二部分：多相流动的基本模型与方程本部分是全书的理论核心，专注于建立描述多相流动的数学框架。相对渗透率理论 (Relative Permeability Theory)：我们将深入探讨为什么引入相对渗透率来修正达西定律，以适应多孔介质中流体相间的流动阻力差异。书中将详述经验模型（如Brooks-Corey、Van Genuchten模型）与半经验模型（如Buckley-Leverett理论的扩展）的推导与应用。不同流动顺序（例如先被水润湿还是先被油润湿）对相对渗透率曲线的影响将被案例分析。相间质量守恒：针对多组分、多相体系，我们将推导并阐述质量守恒方程（Continuity Equations）。这包括对每一相的质量平衡的精确表达，引入了相间交换项（如相变、扩散或反应）。动量守恒与惯性效应：虽然在低速流动中达西定律是主要的动量描述，但本书也会探讨在高速流动或非均质性强的区域，惯性效应（例如Forchheimer修正）如何影响流动方程的适用性，以及如何将惯性项纳入多相模型中。热力学耦合：对于涉及温度变化的系统（如地热开采或某些化学反应），我们将引入热力学平衡关系，将能量守恒方程与质量守恒方程耦合，形成一套完整的流-热耦合模型。 --- 第三部分：特定多相流动的分析方法与案例本部分将理论模型应用于具体的工程问题中，重点讲解求解这些复杂非线性偏微分方程组的数值方法和分析工具。一维瞬态流动分析：以Buckley-Leverett方法为例，详细演示如何利用特征线法分析油水驱替前缘的移动，包括对穿透深度（Sweep Efficiency）和突破时间（Breakthrough Time）的预测。非饱和土壤水流：针对农业灌溉、入渗试验等场景，我们将深入分析Richard方程，讨论其在描述水分从饱和到极度干燥条件下的流动行为中的挑战与解决方法，特别是处理极高渗透率梯度的问题。污染物迁移与多组分运移：聚焦于地下水污染修复。书中将讨论如何将对流-弥散方程（Advection-Dispersion Equation）与多相流动方程相结合，考虑污染物在不同流体相中的分配系数（如吸附、溶解），建立更具预测性的迁移模型。油气藏工程中的驱替与提高采收率 (EOR)：介绍油藏模拟器中的基本数值网格划分策略，探讨气驱、水驱、化学驱等提高采收率技术的底层物理模型。 --- 第四部分：数值模拟与尺度放大 (Upscaling) 现代多相流研究严重依赖数值模拟。本部分将介绍求解强非线性问题的数值技术。有限差分法与有限元法：对比描述多相流动方程的常见离散化方法。重点讨论在处理界面的快速变化（如驱替前缘）时，如何保证数值稳定性和精度，例如迎风格式（Upwinding Schemes）的应用。时间离散化：讨论全隐式、半隐式等时间步进方法的选择，以及如何处理系统中的刚性问题（Stiffness），确保大时间步下的收敛性。尺度放大技术 (Upscaling)：在从实验室尺度的孔隙模型到工程尺度的网格模型过渡时，必须解决尺度效应问题。本书将介绍几种关键的尺度放大技术，包括通过体积平均法推导宏观有效参数（如有效渗透率和相对渗透率的尺度依赖性）。 --- 总结与展望本书强调理论的严谨性与应用的实用性相结合。通过大量的理论推导和实际工程案例，读者将获得驾驭多相流体在复杂多孔介质中运动的能力。未来的挑战与研究方向，如纳米尺度下的流动、生物化学反应与流动的耦合，也将作为章节的延伸进行探讨。本书是工程师和科学家理解地下过程、优化资源开采与环境治理不可或缺的工具书。