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第一章 多孔介质1

目录1

1-1 多孔介质的种类及几何特性3

1-1-1 多孔介质的定义3

1-1-2 表征多孔介质的一些几何标量4

1-1-3 多孔介质的统计学表述方法6

1-2 孔隙度的量测9

1-2-1 量测方法9

1-2-2 具体情况14

1-3 比面的量测14

1-3-1 方法14

1-3-2 具体情况16

1-4 确定孔隙大小分布情况16

1-5-1 粒度大小的量测19

1-5 颗粒大小与孔隙结构之间的对比关系19

1-5-2 球粒装填理论20

1-5-3 天然物料的堆积状况24

1-6 迂曲度的量测25

1-1-7 多孔介质的流变学性26

1-7-1 多孔介质？？受力情况26

1-7-2 多孔介质的形变28

1-7-3 压实作用33

1-7-4 多孔质的破裂情况34

第二章 流体35

2-1 概述36

2-2 连续介质理论36

2-2-1 基本方程式36

2-2-2 粘性流体渗流的特定情况37

2-2-3 非牛顿型流动41

2-3 分子渗流43

2-4 流体与表面的相互作用45

2-4-1 吸附作用45

2-4-2 界面张力45

2-5 毛管系中的多相流动49

2-5-1 不混溶流体49

2-5-2 混溶流体49

第三章 多孔介质中的静水力学55

3-1 静水力学原理55

3-2 多孔介质对流体的吸附作用56

3-2-1 等温吸附理论56

3-2-2 应用吸附等温线来测定内表面积59

3-3 流体在多孔介质中的毛管凝析作用61

3-3-1 吸附迟滞理论61

3-3-2 孔隙大小分布的确定63

3-4 多孔介质中液－液的拟静态驱替64

3-4-1 毛管压力理论64

3-4-2 毛管压力的量测72

3-4-3 毛管压力与孔隙大小分布74

3-4-4 在多孔介质垂立柱体中流体的静水力学平衡77

3-4-5 毛管压力概念的局限性78

3-5 相对润湿性79

3-5-1 润湿性的概念79

3-5-2 润湿性的量测80

3-5-3 润湿热82

第四章 达西定律84

4-1 均质流体在多孔介质中的渗流84

4-2 实验性研究85

4-2-1 达西实验85

4-2-2 渗透率概念86

4-3-1 各向同性的多孔介质89

4-3 达西定律的微分形式89

4-3-2 各向异性的多孔介质91

4-3-3 可压缩的多孔介质94

4-4 渗透率的量测104

4-4-1 各向同性渗透率的实验室测定方法104

4-4-2 各向异性渗透率的测量方法105

4-4-3 渗透率的就地测量法106

4-4-4 求渗透率的平均量测值107

4-5 渗滤理论110

4-5-1 滤饼的聚积110

4-5-2 淤灌（农田的放淤和灌溉）110

第五章 达西定律的各种解法112

5-1 概述112

5-2-1 分析解113

5-2 定常流动113

5-2-2 模拟求解法117

5-3 非定常流动119

5-3-1 概述119

5-3-2 非定常流的线性近似化理论120

5-3-3 线性化方程的各种特殊解122

5-3-4 一般的非定常流动125

5-3-5 实验解法128

5-4 带有自由表面的重力渗流129

5-4-1 现象的物理涵义129

5-4-2 定常状态的重力渗流130

5-4-3 非定常状况的重力渗流133

5-4-4 多孔介质中重力渗流的标配和实验性研究135

5-5-1 标示法136

5-5 在地下水水文学中的应用136

5-5-2 敞顶的含水层137

5-5-3 自溢的含水层138

5-5-4 现场应用情况139

第六章 渗透率的物理方面141

6-1 经验对比关系141

6-2 毛管模型144

6-2-1 模型的概念144

6-2-2 直毛管模型145

6-2-3 平行状模型147

6-2-4 串状模型149

6-2-5 岔状模型152

6-2-6 各种试验的比较153

6-3-1 基本原理154

6-3 水力半径理论154

6-3-2 柯兹尼理论156

6-3-3 柯兹尼理论的修正160

6-3-4 与水力半径理论有关的实验161

6-3-5 对柯兹尼理论的评论163

6-4 多孔介质的结构测定法164

6-4-1 表面积的测定法164

6-4-2 其他几何标量的量测165

6-5 渗透性的阻尼理论165

6-5-1 基本原理165

6-5-2 纤维的阻尼理论166

6-5-3 球状障碍物168

6-5-4 斯沲克的渗流计算法172

第七章 一般的渗流方程式174

7-1 达西定律的局限性174

7-2-1 实验证据175

7-2 高速渗流175

7-2-2 直观推断的对比关系177

7-2-3 理论方程式184

7-2-4 “湍流”方程式的解193

7-3 分子效应197

7-3-1 概述197

7-3-2 气体滑脱和分子冲流198

7-3-3 吸附作用与毛管凝析203

7-3-4 唯象学上的扩散作用207

7-4 离子效应207

7-4-1 实验证据207

7-4-2 理论210

7-4-3 穿过薄膜的流动（膜层渗析）212

7-5-2 特殊的流变学模型213

7-5-1 概述213

7-5 非牛顿流体在多孔介质中的渗流213

7-6 一般流动方程式的应用215

7-6-1 渗透率的校正215

7-6-2 多孔介质结构的测定216

第八章 多孔介质渗流的统计学理论217

8-1 概述217

8-1-1 问题的提出217

8-1-2 统计力学217

8-2 随机漫步模型219

8-2-1 速度消散模型219

8-2-2 各向异性的消散作用227

8-2-3 自相关作用的影响229

8-2-4 多孔介质中层流与大量流体中湍流的比拟238

8-2-5 一般渗流状况239

8-3-2 随机图象模型242

8-3 随机－介质模型242

8-3-1 原理242

8-3-3 随机迷宫模型245

8-4 系统近似法247

8-4-1 原理247

8-4-2 多孔介质渗流的热动力比拟248

8-5 统计学理论的应用251

8-5-1 离散现象251

8-5-2 定常状态253

第九章 基本的驱替理论254

9-1 概论254

9-2 麦斯盖特（Muskat）模型255

9-2-1 等渗透率－粘度比255

9-2-2 不相等的渗透率－粘度比255

9-2-3 麦斯盖特模型在地下水水文学中的应用259

9-3-1 唯一离差原理261

9-3 基本的系统近似解法261

9-3-2 极限情况262

9-3-3 稳定性分析263

9-4 粘滞性－不稳定性264

9-4-1 指进现象264

9-4-2 以麦斯盖特模型为基础的不稳定性判据265

9-4-3 早期指进270

9-4-4 指进的统计学理论272

9-4-5 指进的热动力学比拟274

9-5 重力作用的不稳定性275

9-5-1 原理275

9-5-2 直观推断的研究275

9-5-3 理论性研究276

9-6-2 线性驱替277

9-6 热力效应277

9-6-1 热传递的机制277

9-6-3 多孔介质中的热对流趋向279

9-6-4 地球物理方面的应用283

第十章 不混溶多相流动284

10-1 概论284

10-2 不混溶流体的层流284

10-2-1 定性的探讨284

10-2-2 达西定律285

10-2-3 相对渗透率的测量287

10-3 达西定律的解（不混溶流体）293

10-3-1 博克雷－莱弗瑞特（Buckley-Leverett）情况293

10-3-2 其他的分析解298

10-3-3 吸吮作用298

10-3-4 受约束的解301

10-3-5 裂隙介质304

10-4 未饱和渗流305

10-4-1 基本方程式305

10-4-2 各种解法306

10-4-3 未饱和渗流理论的局限性308

10-5 不混溶驱替的实验研究309

10-5-1 原理309

10-5-2 非混溶驱替过程的动力相似309

10-5-3 驱替的实验研究313

10-6 相对渗透率的物理方面313

10-6-1 形象化的研究313

10-6-2 理论性的研究314

10-7 不混溶流体的一般渗流方程式324

10-7-1 达西定律的局限性324

10-7-2 高速流况325

10-7-3 分子效应332

第十一章 混溶性驱替334

11-1 概述334

11-2 达西定律334

11-2-1 达西定律的表达方式334

11-2-2 论评335

11-3 弥散效应336

11-3-1 概述336

11-3-2 毛管模型337

11-3-3 统计学模型337

11-4 弥散方程式的各种解法338

11-4-1 概述338

11-4-2 一维情况338

11-4-3 简单的二维情况341

11-4-4 数值解法342

11-4-5 标配模型试验343

11-5 弥散理论与实验的比较344

11-5-1 概况344

11-5-2 纵向弥散作用345

11-5-3 横向弥散作用347

11-5-4 弥散因数348

11-6 弥散作用理论的推广351

11-6-1 引论351

11-6-2 自相关作用的影响351

11-6-3 一般的流动方程354

11-6-4 流动度不相等356

11-7 弥散理论的实际运用358

字符表359

参考文献362