多孔介质非均匀流动显色示踪技术与模拟方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王康

出品人:

页数:229

译者:

出版时间:2009-7

价格:52.00元

装帧:

isbn号码:9787030250223

丛书系列:

图书标签:

• 多孔介质
• 非均匀流动
• 显色示踪
• 数值模拟
• 水文地质
• 环境科学
• 石油工程
• 地下水
• 传质
• 流体力学

《流体动力学中的非牛顿流体及其应用》 本书深入探讨了非牛顿流体在流体动力学领域中的基本理论、数学模型以及实际应用。非牛顿流体与经典的牛顿流体在流变行为上存在显著差异，其剪应力与剪切速率的关系并非简单的线性对应，而是呈现出更为复杂的规律。这种独特性使得非牛顿流体在诸多科学技术领域扮演着不可或缺的角色，例如石油开采、食品加工、生物医学工程、高分子材料制造以及化学反应工程等。 第一部分：非牛顿流体的基本概念与分类 本部分首先界定了非牛顿流体的定义，并阐述了与牛顿流体的本质区别。在此基础上，详细介绍了非牛顿流体的几种主要分类，包括： 剪切变稀流体 (Shear-thinning fluids)：流体的粘度随剪切速率的增加而降低，例如许多聚合物溶液、悬浮液和一些油漆。我们将分析其流变模型，如幂律模型（Power-law model）和奥斯瓦尔德-德·沃伊（Oswald-de Waele）模型，并讨论其在实际中的行为特点。 剪切增稠流体 (Shear-thickening fluids)：流体的粘度随剪切速率的增加而增加，例如玉米淀粉水溶液（Oobleck）和一些陶瓷浆料。本节将重点介绍布林克曼（Brinkman）模型和卡罗-埃尔德里奇（Carreau-Erdschlich）模型等，并分析其在特殊应用中的重要性。 塑性流体 (Plastic fluids)：流体在达到一定的屈服应力（Yield stress）后才会开始流动，例如牙膏、番茄酱和某些泥浆。我们将深入研究比昂-迈斯（Bingham-Marse）模型、赫克（Herschel-Bulkley）模型等，并揭示屈服应力的物理意义及其对流动行为的影响。 粘弹性流体 (Viscoelastic fluids)：流体同时表现出粘性和弹性的特征，其响应与加载的历史有关。例如高分子聚合物、熔融塑料。我们将介绍夫·西根（Oldroyd-S）模型、韦克斯勒（Maxwell）模型和延·詹金斯（Jeffreys）模型等，并分析它们在理解高分子加工过程中的关键作用。 第二部分：非牛顿流动的数学模型与控制方程 本部分将聚焦于描述非牛顿流体运动的数学框架。我们将从最基本的流体动力学守恒定律出发，推导出适用于不同类型非牛顿流体的运动方程。 守恒定律回顾：简要回顾质量守恒（连续性方程）、动量守恒（纳维-斯托克斯方程的推广）和能量守恒定律。 应力张量的构建：详细介绍非牛顿流体的本构方程（Constitutive equations），如何通过引入非线性应力-应变率关系来描述其流变行为。我们将深入分析各种本构模型的数学形式，并讨论其适用范围和局限性。 偏微分方程组的求解：探讨解析解和数值解的方法。对于一些简化情况，我们将展示如何获得解析解。更普遍地，我们将介绍有限差分法（Finite Difference Method）、有限元法（Finite Element Method）和有限体积法（Finite Volume Method）等数值方法在求解非牛顿流动问题中的应用，并分析这些方法在处理复杂几何形状和边界条件时的优劣。 第三部分：非牛顿流体在工程中的典型应用 本部分将通过具体的案例，展示非牛顿流体在不同工程领域的重要应用。 石油和天然气工业：钻井液、压裂液的流变学特性及其对提高采收率的影响。我们将分析这些流体在钻井过程中的循环、增稠、减阻等关键作用，以及如何通过调整其流变参数来优化开采效率。 食品加工：面团、巧克力、酱料等食品的流变行为对加工工艺和产品质量的影响。我们将探讨非牛顿流体在挤出、混合、灌装等过程中的流动特性，以及如何通过流变学原理设计更优化的加工方案。 生物医学工程：血液流变学、药物递送系统、组织工程中的细胞培养基等。我们将分析血液在不同血管中的流动模式，讨论粘弹性对疾病诊断和治疗的启示，以及如何设计具有特定流变行为的材料以促进组织再生。 高分子材料加工：熔融挤出、注塑成型等工艺中的高分子材料流动行为。我们将重点关注高分子熔体的粘弹性效应，以及它们如何影响产品的尺寸精度、表面光洁度和力学性能。 化学反应工程：多相反应器中的非牛顿流体混合与传质。我们将分析非牛顿流体对混合效率和反应速率的影响，以及如何利用其特殊的流变特性来强化反应过程。 第四部分：先进研究方向与未来展望 本部分将对非牛顿流体研究的最新进展进行梳理，并展望未来的发展趋势。 复杂非牛顿流体的建模：对包含屈服应力、粘弹性、多相耦合等复杂行为的流体进行更精确的建模。 微观尺度下的非牛顿流动：研究微通道、多孔介质中的非牛顿流体行为，关注颗粒、界面等微观因素的影响。 实验测量技术：介绍先进的流变仪、粒子图像测速（PIV）等实验技术在非牛顿流体研究中的应用。 人工智能与大数据在非牛顿流体模拟中的应用：探索如何利用机器学习等技术加速模型的构建和预测。 通过对非牛顿流体基本理论、数学模型和工程应用的全面阐述，本书旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高等院校师生提供一本深入、实用的参考书籍。

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这本书的标题立刻勾起了我对那些研究环境污染物在土壤和地下水中迁移扩散的书籍的记忆。我曾经深入研读过一本关于污染物迁移模拟的专著，它详细介绍了各种数学模型，如对流-弥散方程、吸附-解吸模型等，以及这些模型在预测污染物行为中的应用。书中还重点讨论了多孔介质的非均质性对污染物迁移的影响，例如裂隙流、双重介质模型等。我印象最深刻的是，作者通过大量的图表和实例，生动地展示了污染物在不同土壤类型和地质构造中的扩散模式。此外，我也阅读过一些关于环境监测技术的书籍，其中就包括了利用各种示踪剂来追踪污染物来源和迁移路径的方法。我特别关注那些能够提供实时监测数据的技术，比如利用荧光示踪剂和质谱联用技术来检测低浓度的污染物。我希望这本书能够在这方面提供更前沿的知识，特别是关于如何利用显色示踪剂来实现非接触式的、可视化的地下水流监测，以及如何将这些观测数据与数值模拟相结合，以更精确地刻画污染物的行为。

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在我看来，一本优秀的科学著作，应该能够将枯燥的理论知识与生动的实践应用相结合。我曾经翻阅过一本关于岩土力学的书籍，其中就花了很大的篇幅来介绍各种现场试验和室内试验，例如三轴试验、直剪试验以及渗透试验。这些试验不仅提供了宝贵的工程参数，还帮助我们直观地理解土体的变形和破坏机制。我尤其喜欢其中关于利用染料和示踪剂来模拟地下水流路径和扩散范围的实验部分，这部分内容非常形象，能够帮助非专业读者也能快速理解复杂的地下水流问题。另外，我也读过一本关于地下水污染修复的书，它详细介绍了各种修复技术，包括物理、化学和生物方法，并重点阐述了如何利用示踪剂来评估修复效果。我希望这本《多孔介质非均匀流动显色示踪技术与模拟方法》能够在这方面提供更深入的见解，特别是关于如何利用显色示踪剂来监测地下水流动的时空变化，以及如何通过数值模拟来预测示踪剂的迁移轨迹，为地下水污染的防治提供更有效的手段。

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我对这本书的标题所引发的联想，更多地集中在那些探讨界面现象和动力学过程的书籍上。我之前读过一本关于多相流的书，它深入剖析了液体、气体和固体在多孔介质中的相互作用，特别是表面张力、毛细管力和润湿性等因素如何影响流动的方向和速率。那本书的篇幅很长，涉及的数学模型也相当复杂，但作者通过大量的图示和实际案例，将抽象的理论变得易于理解。书中对不同多孔介质（如岩石、土壤、砂粒等）的孔隙结构特征及其对流体渗透性的影响也进行了细致的讨论。另外，我也曾阅读过一些关于流体在多孔介质中发生的化学反应的书籍，它们关注的是溶解、沉淀、吸附等过程如何与流动耦合，从而影响物质的迁移和转化。这些研究往往需要结合化学动力学和流体力学的知识。我希望这本书能够在这方面有所突破，比如提供一些关于如何通过显色示踪剂来追踪这些化学反应过程，以及如何利用模拟手段来预测反应产物的分布和迁移。

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我最近在书店里偶然看到一本名为《多孔介质非均匀流动显色示踪技术与模拟方法》的书，它的封面设计简洁而专业，给我一种探索未知领域的好奇心。我平日里对地质学和环境工程领域有着浓厚的兴趣，尤其关注那些能够直观反映地下过程的书籍。我记得有一位学者曾撰写过一本关于土壤侵蚀的书，其中就用到了不少可视化技术来展示土壤颗粒的移动和水流的路径，当时就觉得这种直观展示的力量非常强大。此外，我也曾接触过一些关于化学示踪剂在水文学中应用的文献，比如利用不同颜色的染料追踪河流的混合过程，或者在地下水监测井中投放示踪剂来确定地下水的流速和方向。这些研究往往需要精细的实验设计和精确的测量手段，以获得可靠的数据。我特别希望能在这本书中找到关于如何选择合适的示踪剂，以及如何通过颜色变化来定量分析地下水流速和扩散范围的详细介绍。同时，我也对书中可能涉及到的数值模拟方法感到期待，因为我一直认为，结合实验观测和理论模拟，是理解复杂地质过程的最佳途径。

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这本书的标题让我联想到了一系列我曾经阅读过的，关于流体力学和地下水模拟的经典著作，比如那些深入探讨 Darcy 定律及其局限性的教材，或者介绍污染物迁移模型的专著。我记得有本书详细阐述了数值模拟在解决复杂地下水流问题中的应用，它通过大量的案例研究，展示了如何构建模型、校准参数，并对不同情景下的地下水流动和污染物扩散进行预测。那本书的章节结构清晰，从基础理论到高级应用，循序渐进，尤其是在处理非均质性土壤时，作者提出的多尺度建模方法给我留下了深刻的印象。书中还涉及了一些宏观模拟技术，例如基于网格的方法，它们在处理大尺度区域的地下水流模拟时非常有效。另外，我也读过一些介绍实验技术的书籍，它们侧重于实际测量和数据采集，比如利用同位素示踪剂来追踪地下水的来源和流向，以及一些物理示踪剂在不同介质中的行为研究。这些实验方法往往需要精密的仪器和严谨的操作流程，但它们能够提供直接的证据来验证或修正理论模型。总体而言，我对这类结合了理论、模拟和实验研究的图书非常感兴趣，它们能够帮助我更全面地理解多孔介质流动的复杂性。

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