《滲流力學》是2023年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：滲流力學
- 作者：吳夢喜
- 語言：中文
- 出版時間：2023年12月1日
- 出版社：科學出版社
- 頁數：261 頁
- ISBN：9787030771643
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《滲流力學》主要針對油氣開採與地下水滲流領域對滲流力學課程學習的需要，其內容包括：多孔介質及其中流體流動的基本概念、基礎知識、基本定律；流體滲流的數學模型及其建模方法；單相液體、單相氣體滲流數學模型的有限元求解方法，非飽和地下水滲流、地下水滲流與應力變形耦合問題的有限元求解方法與算例；以及滲透變形的知識和堤基管涌侵蝕問題的有限元求解方法與算例等內容。
圖書目錄
前言
第1章 滲流的基礎知識與定律 1
1.1 滲流力學的發展歷史與發展趨勢 1
1.1.1 滲流力學的起源與發展歷史 1
1.1.2 滲流力學的套用範圍 4
1.1.3 滲流力學的發展趨勢 5
1.2 多孔介質 6
1.2.1 儲容性 7
1.2.2 滲透性 7
1.2.3 孔隙結構複雜性 8
1.2.4 可壓縮性 8
1.3 多孔介質中的流體 8
1.3.1 油氣流體的組分和相態變化 9
1.3.2 流體的密度 10
1.3.3 流體的黏度 10
1.3.4 孔隙表面對流體的吸附作用 11
1.4 滲流的基本概念與定律 11
1.4.1 滲流相關的基本概念 11
1.4.2 滲流的基本定律 13
1.4.3 達西定律的推廣 15
1.5 非達西滲流 18
參考文獻 18
本章要點 20
複習思考題 20
第2章 單相流體滲流的基本數學模型 22
2.1 建立滲流數學模型的一般原則 22
2.1.1 建立滲流數學模型的基礎 22
2.1.2 滲流數學模型的一般結構 23
2.1.3 建立滲流數學模型的步驟 23
2.2 單相滲流的運動方程 26
2.3 液體的狀態方程 27
2.4 氣體的性質與狀態方程 28
2.4.1 氣體相關的基本概念與性質 29
2.4.2 氣體的狀態方程 32
2.4.3 氣體的偏差因子 34
2.5 多孔介質的狀態方程 36
2.5.1 岩體的狀態方程 36
2.5.2 土體的狀態方程 37
2.6 單相流體滲流的質量守恆方程 37
2.7 單相微可壓縮流體滲流的偏微分方程 39
2.8 單相氣體滲流的偏微分方程 40
2.9 定解條件 41
2.9.1 初始條件 41
2.9.2 邊界條件 41
參考文獻 42
本章要點 43
複習思考題 43
第3章 兩相滲流理論 44
3.1 包含非飽和區的地下水滲流的數學模型 45
3.1.1 水氣兩相孔隙中的相壓力差 45
3.1.2 非飽和岩土體的滲透性和吸力與飽和度的關係 46
3.1.3 地下水滲流的偏微分方程 47
3.2 油水兩相滲流的數學模型 48
3.2.1 油水兩相滲流中的相壓力差 49
3.2.2 油水兩相滲流的相滲透率 51
3.2.3 油水兩相滲流的運動方程 52
3.2.4 油水兩相滲流的數學模型 53
3.3 油氣兩相滲流的數學模型 53
3.3.1 油氣兩相滲流的物理過程 54
3.3.2 油氣兩相滲流的運動方程 54
3.3.3 油氣兩相滲流的數學模型 55
參考文獻 56
本章要點 57
複習思考題 58
第4章 滲流的理論計算方法 59
4.1 裘布依假定與二維潛水滲流的計算 59
4.2 二維承壓水滲流的計算 62
4.3 潛水完整井的滲流計算 62
4.4 承壓水完整井的滲流計算 64
4.5 求解線性定解問題的疊加原理 64
參考文獻 72
本章要點 72
複習思考題 72
第5章 流體滲流的有限元方法 73
5.1 有限元等參單元相關基礎知識 73
5.1.1 形函式 73
5.1.2 面積坐標與體積坐標 77
5.1.3 坐標變換 81
5.1.4 形函式對坐標的導數 83
5.1.5 數值積分 84
5.1.6 三角形、四面體與三稜柱*邊單元 86
5.2 地下水滲流微分方程的有限元求解方法 90
5.2.1 空間有限元離散 91
5.2.2 時間差分離散方案 92
5.2.3 邊界條件的處理 95
5.2.4 算法驗證與差分疊代方案比較 96
5.3 單相氣體滲流微分方程的有限元求解方法 102
5.3.1 空間有限元離散 102
5.3.2 時間差分離散方案 104
5.4 兩相滲流的有限元求解方法簡述 105
參考文獻 106
本章要點 107
複習思考題 107
第6章 地下水滲流有限元計算若干問題 108
6.1 內部逸出面問題及其處理方法 108
6.1.1 問題介紹 108
6.1.2 非均質區域滲流現狀的調查 110
6.1.3 非均質潛水滲流場內部逸出面處理理論 111
6.1.4 有內部逸出面的非均質場潛水滲流算法 112
6.1.5 方法驗證及模擬結果與以往分析的比較 115
6.1.6 小結 120
6.2 降雨入滲邊界的處理 120
6.3 模型範圍與截斷邊界的處理 121
6.4 排水孔列的模擬 122
6.4.1 井列流量計算的附加滲徑 122
6.4.2 以溝代井的附加單元法 123
6.4.3 排水孔幕的附加滲徑與邊界條件實例 123
參考文獻 124
本章要點 126
複習思考題 127
第7章 滲流與應力變形耦合分析理論及有限元方法 128
7.1 滲流與應力變形的耦合作用概述 128
7.1.1 多孔介質滲流與變形耦合作用的物理過程 128
7.1.2 典型的滲流與變形耦合作用問題 128
7.1.3 土體的滲流與變形耦合作用問題及其特點 129
7.2 土體非飽和滲流與變形耦合的數學模型 130
7.2.1 微分方程 131
7.2.2 土體非飽和相對滲透係數 132
7.2.3 邊界條件 133
7.3 土體非飽和滲流與變形耦合的有限元方程 133
7.3.1 變形有限元方程的推導 134
7.3.2 非飽和非穩定孔隙水滲流有限元方程的推導 136
7.4 岩土數值模擬相關問題的處理 139
7.4.1 本構關係非線性的疊代方法 139
7.4.2 初始地應力場模擬 140
7.5 土體滲流場與應力場耦合的簡化計算方法 141
參考文獻 142
本章要點 143
複習思考題 143
第8章 土的滲透變形與滲透破壞 144
8.1 滲透變形的類型 144
8.1.1 滲透變形的基本類型 145
8.1.2 滲透變形的工程類型及破壞現象 146
8.2 單層砂礫石土滲透變形類型的判別方法 150
8.2.1 土料的不均勻係數判別法 150
8.2.2 細粒含量判別法 151
8.2.3 反濾準則判別法 152
8.2.4 K-L判別法 152
8.3 管涌臨界坡降及其預測方法 153
8.3.1 管涌臨界坡降 153
8.3.2 無黏性土管涌臨界滲透坡降的預測理論 154
8.3.3 臨界坡降的預測方法 155
8.3.4 預測的準確性 156
8.4 濾層保護 156
8.5 管涌破壞實例解讀 158
參考文獻 163
本章要點 165
複習思考題 166
第9章 潛蝕的有限元動態模擬 167
9.1 引言 167
9.2 描述潛蝕動態過程的數學模型 168
9.2.1 潛蝕中泥沙輸運的連續性方程 168
9.2.2 含沙水的滲流連續性微分方程與滲流規律 169
9.2.3 泥沙侵蝕與淤積 170
9.2.4 潛蝕土滲透係數與顆粒流失量的關係 172
9.2.5 水流攜沙對滲透係數的影響 173
9.3 求解潛蝕動態過程的有限元方法 173
9.3.1 滲流場有限元公式 173
9.3.2 泥沙濃度的有限元計算公式 174
9.3.3 非線性有限元方程組的求解說明 175
9.4 壩基潛蝕發展計算分析 176
9.4.1 研究對象與計算條件 176
9.4.2 計算結果與分析 178
9.4.3 壩基潛蝕發展評價 182
9.4.4 潛蝕有限元求解方法的展望 183
參考文獻 183
本章要點 184
複習思考題 184
第10章 雙重介質滲流理論 186
10.1 雙重介質簡介 186
10.2 雙重介質滲流的數學模型 187
10.2.1 雙重介質油藏的概化模型 187
10.2.2 雙重介質油藏的基本物理量 188
10.2.3 雙重介質單相滲流的數學模型 189
10.2.4 雙重介質油藏油水兩相滲流模型 191
參考文獻 191
本章要點 192
複習思考題 192
第11章 水電站大壩滲流分析實例 193
11.1 引言 193
11.2 工程概況與滲流控制體系 194
11.2.1 工程概況 194
11.2.2 工程地質與水文地質 194
11.2.3 大壩設計與防滲體系 196
11.3 滲流分析的任務與模型概化 197
11.3.1 分析任務 197
11.3.2 計算方法與計算軟體 198
11.3.3 模型概化與材料參數 198
11.4 計算結果比較與分析 202
11.4.1 二維滲流分析 203
11.4.2 三維滲流分析 206
11.5 敏感性分析 209
11.5.1 壩殼料滲透係數敏感性 209
11.5.2 覆蓋層滲透係數的敏感性分析 210
11.5.3 心牆滲透係數的敏感性分析 211
11.6 結論與建議 212
參考文獻 213
本章要點 213
複習思考題 213
第12章 圍堰滲流與變形耦合分析實例 214
12.1 引言 214
12.2 拉哇上游圍堰工程概況 215
12.3 圍堰全過程耦合仿真若干問題探討 218
12.3.1 碎石樁在二維模型中的概化模擬方法 218
12.3.2 二維模型中包含三維繞滲效應的方法 220
12.3.3 滲透係數的時空變化模擬 221
12.3.4 施工過程的仿真 223
12.3.5 算法的收斂性問題 224
12.4 計算模型與條件 225
12.4.1 計算模型與條件 225
12.4.2 有限元格線 226
12.4.3 材料參數 227
12.5 計算結果與討論 229
12.5.1 戧堤填築形成時的計算結果 229
12.5.2 圍堰填築到頂時的結果 234
12.6 耦合計算總結 237
參考文獻 237
本章要點 238
複習思考題 238
第13章 流體的非等溫滲流理論 239
13.1 多孔介質中的傳熱方式 239
13.2 含油氣地層的熱力學性質 242
13.2.1 固體和液體的比熱 242
13.2.2 熱傳導係數 243
13.2.3 熱擴散係數 244
13.3 多孔介質中連續液相傳熱傳質的描述 244
參考文獻 246
本章要點 246
複習思考題 246
第14章 多孔介質中的溶質遷移 247
14.1 油氣物理化學滲流與地下水污染問題 247
14.2 多孔介質中的溶質遷移機理 248
14.2.1 溶質的對流遷移 248
14.2.2 溶質的動力彌散與分子擴散 249
……
