多孔介质自发渗吸研究进展

自发渗吸是发生在多孔介质里的一种常见自然现象, 存在于众多工程应用和自然科学领域, 多孔介质 中自发渗吸的基本静力学和动力学问题已成为当前国际研究的热点课题之一. 本文综述了传统理论研究中的 Lucas{Washburn(LW) 模型, Terzaghi 模型, Handy 模型, Mattax 和Kyte 无因次时间标度模型, Aronofsky 归 一化采收率标度模型以及近十年最新研究进展, 分析了渗吸机理判别参数研究, 简述了数值模拟研究及渗吸率 影响机理的实验研究现状, 总结了基于分形理论研究多孔介质自发渗吸的最新进展, 并展望了多孔介质以及裂 缝性双重多孔介质中牛顿流体和非牛顿流体自发渗吸研究的方向和课题.      

多孔介质中的粘性指进与分形学

本文概述了多孔介质中粘性指进现象的研究成果,并对Ｈｅｌｅ－Ｓｈａｗ装置的模拟和三维多孔介质实体的实验进行了评价;介绍了分形学的基本概念以及近年来在指进研究中的应用．最后,对研究粘性指进与分形学的关系提出了一些建议．      

幂律流体在多孔介质中径向渗流的分形模型

基于分形理论及毛细管模型,本文研究了非牛顿幂律流体在各向同性多孔介质中径向流动问题,推导了幂律流体径向有效渗透率的分形解析表达式．研究结果表明,幂律流体径向有效无量纲渗透率模型和Chang and Yortsos’s模型吻合很好;同时还得出幂律流体径向有效渗透率随孔隙率、幂指数的增加而增加,随迂曲度分形维数的增加而减少．     

分形输运的动力学

分形中的反常扩散是输运理论研究的一个热点，但大部分结果都是标度讨论和模拟。本文应用分数阶扩散方程研究多标度分形上的扩散规律，所得结果与文献中的结论完全一致。     

岩土介质的分形孔隙和分形粒子

岩土介质是晶粒状材料,存在大量的孔隙。这些孔隙的存在严重地影响岩土介质的力学、物理和化学性能。大量的研究表明,岩土介质的孔隙几何从原子尺度到晶粒尺寸范围内均表现出分形特征。目前分形几何已被广泛应用来研究岩土的孔隙率,输运特性和渗透性等等。本文从5个方面来讨论岩土介质的分形孔隙和分形粒子:①分形几何简介;②孔隙介质的分形模型;③岩土介质的分形孔隙特性和它们的分形量测方法;④岩土的分形粒子;⑤水土保持估计中的分形毛细管模型。      

可变形多孔介质渗透系数的测定方法

在Ｂｉｏｔ理论基础上给出可变形多孔介质耦合渗流基本方程；求出小试件一维定常耦合渗流问题的解答；表明在一维流固耦合情况下试件内部压力梯度有明显的非均匀性。因此通过实验确定可变形多孔介质渗透系数在数学上可归结为微分方程的反问题，传统的测试渗透系数的方法需要改进。介绍了可变形多孔介质渗透系数的测试原理和测试方法。对粒状多孔材料实验的结果表明，传统实验方法得到的渗透系数误差较大。     

饱和多孔介质的热固结理论

本文严格地从混合物理论出发,详细地推导出了描述饱和多孔介质在热合固结耦合作用下性状的方程.作研究的混合物为温度单一和可混溶体,固液两相均为热弹性线性状态,且没有化学因索鑫与.本文的结果为研究热固结问题提供了理性基础和实用性方程.本文还对耦合效应、组分的可压缩性以及有效应力等概念进行了讨论,得出了一些有意义的结论.做为应用实例,本文还指出热固结问题的一般解法,并给出球对称加热情形的解析解答.     

多孔介质的流变模型研究

多孔介质在应力作用下具有弹性变形和黏性变形两种完全不同的变形机制，多孔介质的弹性变形是由介质的本体有效力所致，而黏性变表则是由介质的结构有效应力所致。多孔介质的总变形为弹性变形和黏性变形的叠加，计算多孔介质总应变量的流变模型必须同时采用本体有效应力和结构有效应力（双重有效应力），而传统的流变模型仅采用Terzaghi有效应力是不妥当的，它无法正确描述多孔的应变行为，采用了双重有效应力之后的流变模型，通过调节介质特性参数，可以拟合介质的实际应变行为，并且把多孔介质与普通固体联系了起来。     

膨胀性非牛顿流体多孔介质流动的模拟分析

在表征体元尺度采用格子Boltzmann方法分析膨胀性非牛顿流体在多孔介质中的流动,基于二阶矩模型在演化方程中引入表征介质阻力的作用力项,求解描述渗流模型的广义Navier-Stokes方程．采用局部法计算形变速率张量,通过循环迭代得到非牛顿粘度和松弛时间．对多孔介质的Poiseuille流动进行分析,通过比较发现结果与孔隙尺度的解析解十分吻合,并且收敛较快,表明方法合理有效．分析了渗透率和幂律指数对速度和压力降的影响,研究结果表明,膨胀性流体的多孔介质流动不符合达西规律,压力降的增加幅度小于渗透率的减小幅度．当无量纲渗透率Da小于10-5时,流道中的速度呈现均匀分布,并且速度分布随着幂律指数的减小趋于平滑．压力降随着幂律指数的增加而增加,Da越大幂律指数对压力降的影响越明显．     

多孔介质中的双稳热对流

对矩形横截面多孔介质中热对流的复杂分岔行为──二次分岔进行研究．使用Ｌｉａｐｕｎｏｖ－Ｓｃｈｍｉｄｔ约化并充分利用问题本身的对称性，研究了于最低的两个不同临界Ｒａｙｌｅｉｇｈ数处从平凡的静态传热解产生的热对流主分岔解之间的相互作用；揭示了主分岔解的二次分岔并给出了主分岔解及二次分岔解的渐近展开．稳定性分析表明从第二临界Ｒａｙｌｅｉｇｈ数产生的主分岔解经二次分岔后由不稳定变得稳定，从而与由最小临界Ｒａｙｌｅｉｇｈ数产生的主分岔解组成双稳定热对流．文中理论分析可较恰当地解释已有的数值模拟结果．     

凝析油气渗流理论研究进展

本文综述了凝析油气渗流研究的现状。简要介绍了凝析油气藏特征。开采方案及其试井分析方法,着重讨论了凝析油气渗流的基本方程、解析解法和数值模拟。在此基础上,提出了该理论研究的发展前景。      

谈谈渗流

渗流是流体在多孔介质中的流动,渗流现象广泛地存在于自然界、工程材料、动物、植物中。多孔介质种类繁多,包括岩石(含各类矿藏)、土壤、生物材料和人工多孔介质材料等。渗流理论已经成为人类开发地下水、地热、石油、天然气、煤炭与煤层气等诸多地下资源的重要理论基础。本文从渗流的基本概念、渗流的分类、渗流的影响因素、渗流的特征以及渗流的研究意义等方面进行了阐述。     

渗流力学研究的现状和发展趋势

渗流力学在能源、环境、水利、岩土、交通、生物等工程领域有广泛的应用,渗流力学经过约一个半世纪的发展,已经积累了相当多的成果。随着现代科学的发展以及生产实践需求的不断提高,渗流力学仍然有进一步完善和发展的广阔空间。本文简述了水利、环境、能源工程和生物学中的渗流力学问题,扼要概括了渗流力学理论研究的现状,并指出渗流力学在多孔介质描述、裂缝型介质渗流、多相多组分渗流、物理化学渗流、非线性渗流、非饱和渗流、微观渗流、渗流模拟等理论及相关方法和测试技术等方面的发展趋势。     

ON FLOW IN POROUS MEDIA

渗流是流体在多孔介质中的流动,渗流现象广泛地存在于自然界、工程材料、动物、植物中。多孔介质种类繁多,包括岩石(含各类矿藏)、土壤、生物材料和人工多孔介质材料等。渗流理论已经成为人类开发地下水、地热、石油、天然气、煤炭与煤层气等诸多地下资源的重要理论基础。本文从渗流的基本概念、渗流的分类、渗流的影响因素、渗流的特征以及渗流的研究意义等方面进行了阐述。     

???????????ü??????????Ч????о?

多孔介质的变形表现为黏弹塑性,其中,弹性变形体现为本体变形;黏性变 形体现为结构变形;塑性变形体现为损伤变形. 在原有有效应力理论的基础上结合损伤力学 的基本原理,研究多孔介质有效应力的性质. 在原假设多孔介质颗粒可压缩的前提下,假定 部分颗粒可发生局部破坏,并且在颗粒破坏后,有效应力将有所增加,相应的骨架承载能力 将有微小程度增强. 采用损伤有效应力参与计算将能更加准确地描述多孔介质复杂的变形性 质.     

ACOUSTOELASTIC THEORY FOR FLUID-SATURATED POROUS MEDIA

Based on the finite deformation theory of the continuum and poroelastic theory, the aeoustoelastic theory for fluid-saturated porous media （FSPM） in natural and initial coordi- nates is developed to investigate the influence of effective stresses and fluid pore pressure on wave velocities. Firstly, the assumption of a small dynamic motion superimposed on a largely static pre- deformation of the FSPM yields natural, initial, and final configurations, whose displacements, strains, and stresses of the solid-skeleton and the fluid in an FSPM particle could be described in natural and initial coordinates, respectively. Secondly, the subtraction of initial-state equations of equilibrium from the final-state equations of motion and the introduction of non-linear constitu- rive relations of the FSPM lead to equations of motion for the small dynamic motion. Thirdly, the consideration of homogeneous pre-deformation and the plane harmonic form of the small dynamic motion gives an acoustoelastic equation, which provides analytical formulations for the relation of the fast longitudinal wave, the fast shear wave, the slow shear wave, and the slow longitudinal wave with solid-skeleton stresses and fluid pore-pressure. Lastly, an isotropic FSPM under the close-pore jacketed condition, open-pore jacketed condition, traditional unjacketed condition, and triaxial condition is taken as an example to discuss the velocities of the fast and slow shear waves propagating along the direction of one of the initial principal solid-skeleton strains. The detailed discussion shows that the wave velocities of the FSPM are usually influenced by the effective stresses and the fluid pore pressure. The fluid pore-pressure has little effect on the wave velocities of the FSPM only when the components of the applied initial principal solid-skeleton stresses or strains are equal, which is consistent with the previous experimental results.     

低渗透多孔介质中的非线性渗流理论

文中论述了低渗透性多孔介质中非线性渗流理论的几个问题,阐明了渗流流体的性质,指出了多孔介质对流体通过的选择性,提出了新的非线性渗流方程,用实验资料对其进行了验证,分析了该方程演变功能,表明它可以描述各种渗流规律.该方程的各项参数都可从实验中直接得到,应用方便,并且参数的物理意义明确.     

低渗透多孔介质中的非线性渗流理论简

文中论述了低渗透性多孔介质中非线性渗流理论的几个问题,阐明了渗流流体的性质,指出了多孔介质对流体通过的选择性,提出了新的非线性渗流方程,用实验资料对其进行了验证,分析了该方程演变功能,表明它可以描述各种渗流规律.该方程的各项参数都可从实验中直接得到,应用方便,并且参数的物理意义明确.     

基于多孔介质理论的混凝土徐变力学行为的有限元分析

水分是影响混凝土徐变的最重要因素之一,但通常为了计算的简便往往忽略了水分的影响,造成计算结果有很大的误差.文章根据混合物理论结合罚参数法、Galerkin加权残值法以及徐变应力分析的隐式解法,推导得到了混凝土徐变两相多孔介质模型.建立了有限元计算模型,给出了求解算法并编制了有限元程序.计算和试验比较分析表明,该理论和计算方法得到的结果遵循徐变相关性质,说明了该理论和计算模型的合理性.最后,指出了模型中存在的不足以及进一步的研究方向.