渗流力学
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作者吴梦喜
出版社科学出版社
ISBN9787030771643
出版时间2023-12
装帧平装
开本16开
定价128元
货号1203194108
上书时间2024-06-14
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目录
前言
第1章渗流的基础知识与定律1
1.1渗流力学的发展历史与发展趋势1
1.1.1渗流力学的起源与发展历史1
1.1.2渗流力学的应用范围4
1.1.3渗流力学的发展趋势5
1.2多孔介质6
1.2.1储容性7
1.2.2渗透性7
1.2.3孔隙结构复杂性8
1.2.4可压缩性8
1.3多孔介质中的流体8
1.3.1油气流体的组分和相态变化9
1.3.2流体的密度10
1.3.3流体的黏度10
1.3.4孔隙表面对流体的吸附作用11
1.4渗流的基本概念与定律11
1.4.1渗流相关的基本概念11
1.4.2渗流的基本定律13
1.4.3达西定律的推广15
1.5非达西渗流18
参考文献18
本章要点20
复习思考题20
第2章单相流体渗流的基本数学模型22
2.1建立渗流数学模型的一般原则22
2.1.1建立渗流数学模型的基础22
2.1.2渗流数学模型的一般结构23
2.1.3建立渗流数学模型的步骤23
2.2单相渗流的运动方程26
2.3液体的状态方程27
2.4气体的性质与状态方程28
2.4.1气体相关的基本概念与性质29
2.4.2气体的状态方程32
2.4.3气体的偏差因子34
2.5多孔介质的状态方程36
2.5.1岩体的状态方程36
2.5.2土体的状态方程37
2.6单相流体渗流的质量守恒方程37
2.7单相微可压缩流体渗流的偏微分方程39
2.8单相气体渗流的偏微分方程40
2.9定解条件41
2.9.1初始条件41
2.9.2边界条件41
参考文献42
本章要点43
复习思考题43
第3章两相渗流理论44
3.1包含非饱和区的地下水渗流的数学模型45
3.1.1水气两相孔隙中的相压力差45
3.1.2非饱和岩土体的渗透性和吸力与饱和度的关系46
3.1.3地下水渗流的偏微分方程47
3.2油水两相渗流的数学模型48
3.2.1油水两相渗流中的相压力差49
3.2.2油水两相渗流的相渗透率51
3.2.3油水两相渗流的运动方程52
3.2.4油水两相渗流的数学模型53
3.3油气两相渗流的数学模型53
3.3.1油气两相渗流的物理过程54
3.3.2油气两相渗流的运动方程54
3.3.3油气两相渗流的数学模型55
参考文献56
本章要点57
复习思考题58
第4章渗流的理论计算方法59
4.1裘布依假定与二维潜水渗流的计算59
4.2二维承压水渗流的计算62
4.3潜水完整井的渗流计算62
4.4承压水完整井的渗流计算64
4.5求解线性定解问题的叠加原理64
参考文献72
本章要点72
复习思考题72
第5章流体渗流的有限元方法73
5.1有限元等参单元相关基础知识73
5.1.1形函数73
5.1.2面积坐标与体积坐标77
5.1.3坐标变换81
5.1.4形函数对坐标的导数83
5.1.5数值积分84
5.1.6三角形、四面体与三棱柱曲边单元86
5.2地下水渗流微分方程的有限元求解方法90
5.2.1空间有限元离散91
5.2.2时间差分离散方案92
5.2.3边界条件的处理95
5.2.4算法验证与差分迭代方案比较96
5.3单相气体渗流微分方程的有限元求解方法102
5.3.1空间有限元离散102
5.3.2时间差分离散方案104
5.4两相渗流的有限元求解方法简述105
参考文献106
本章要点107
复习思考题107
第6章地下水渗流有限元计算若干问题108
6.1内部逸出面问题及其处理方法108
6.1.1问题介绍108
6.1.2非均质区域渗流现状的调查110
6.1.3非均质潜水渗流场内部逸出面处理理论111
6.1.4有内部逸出面的非均质场潜水渗流算法112
6.1.5方法验证及模拟结果与以往分析的比较115
6.1.6小结120
6.2降雨入渗边界的处理120
6.3模型范围与截断边界的处理121
6.4排水孔列的模拟122
6.4.1井列流量计算的附加渗径122
6.4.2以沟代井的附加单元法123
6.4.3排水孔幕的附加渗径与边界条件实例123
参考文献124
本章要点126
复习思考题127
第7章渗流与应力变形耦合分析理论及有限元方法128
7.1渗流与应力变形的耦合作用概述128
7.1.1多孔介质渗流与变形耦合作用的物理过程128
7.1.2典型的渗流与变形耦合作用问题128
7.1.3土体的渗流与变形耦合作用问题及其特点129
7.2土体非饱和渗流与变形耦合的数学模型130
7.2.1微分方程131
7.2.2土体非饱和相对渗透系数132
7.2.3边界条件133
7.3土体非饱和渗流与变形耦合的有限元方程133
7.3.1变形有限元方程的推导134
7.3.2非饱和非稳定孔隙水渗流有限元方程的推导136
7.4岩土数值模拟相关问题的处理139
7.4.1本构关系非线性的迭代方法139
7.4.2初始地应力场模拟140
7.5土体渗流场与应力场耦合的简化计算方法141
参考文献142
本章要点143
复习思考题143
第8章土的渗透变形与渗透破坏144
8.1渗透变形的类型144
8.1.1渗透变形的基本类型145
8.1.2渗透变形的工程类型及破坏现象146
8.2单层砂砾石土渗透变形类型的判别方法150
8.2.1土料的不均匀系数判别法150
8.2.2细粒含量判别法151
8.2.3反滤准则判别法152
8.2.4K-L判别法152
8.3管涌临界坡降及其预测方法153
8.3.1管涌临界坡降153
8.3.2无黏性土管涌临界渗透坡降的预测理论154
8.3.3临界坡降的预测方法155
8.3.4预测的准确性156
8.4滤层保护156
8.5管涌破坏实例解读158
参考文献163
本章要点165
复习思考题166
第9章潜蚀的有限元动态模拟167
9.1引言167
9.2描述潜蚀动态过程的数学模型168
9.2.1潜蚀中泥沙输运的连续性方程168
9.2.2含沙水的渗流连续性微分方程与渗流规律169
9.2.3泥沙侵蚀与淤积170
9.2.4潜蚀土渗透系数与颗粒流失量的关系172
9.2.5水流携沙对渗透系数的影响173
9.3求解潜蚀动态过程的有限元方法173
9.3.1渗流场有限元公式173
9.3.2泥沙浓度的有限元计算公式174
9.3.3非线性有限元方程组的求解说明175
9.4坝基潜蚀发展计算分析176
9.4.1研究对象与计算条件176
9.4.2计算结果与分析178
9.4.3坝基潜蚀发展评价182
9.4.4潜蚀有限元求解方法的展望183
参考文献183
本章要点184
复习思考题184
第10章双重介质渗流理论186
10.1双重介质简介186
10.2双重介质渗流的数学模型187
10.2.1双重介质油藏的概化模型187
10.2.2双重介质油藏的基本物理量188
10.2.3双重介质单相渗流的数学模型189
10.2.4双重介质油藏油水两相渗流模型191
参考文献191
本章要点192
复习思考题192
第11章水电站大坝渗流分析实例193
11.1引言193
11.2工程概况与渗流控制体系194
11.2.1工程概况194
11.2.2工程地质与水文地质194
11.2.3大坝设计与防渗体系196
11.3渗流分析的任务与模型概化197
11.3.1分析任务197
11.3.2计算方法与计算软件198
11.3.3模型概化与材料参数198
11.4计算结果比较与分析202
11.4.1二维渗流分析203
11.4.2三维渗流分析206
11.5敏感性分析209
11.5.1坝壳料渗透系数敏感性209
11.5.2覆盖层渗透系数的敏感性分析210
11.5.3心墙渗透系数的敏感性分析211
11.6结论与建议212
参考文献213
本章要点213
复习思考题213
第12章围堰渗流与变形耦合分析实例214
12.1引言214
12.2拉哇上游围堰工程概况215
12.3围堰全过程耦合仿真若干问题探讨218
12.3.1碎石桩在二维模型中的概化模拟方法218
12.3.2二维模型中包含三维绕渗效应的方法220
12.3.3渗透系数的时空变化模拟221
12.3.4施工过程的仿真223
12.3.5算法的收敛性问题224
12.4计算模型与条件225
12.4.1计算模型与条件225
12.4.2有限元网格226
12.4.3材料参数227
12.5计算结果与讨论229
12.5.1戗堤填筑形成时的计算结果229
12.5.2围堰填筑到顶时的结果234
12.6耦合计算总结237
参考文献237
本章要点238
复习思考题238
第13章流体的非等温渗流理论239
13.1多孔介质中的传热方式239
13.2含油气地层的热力学性质242
13.2.1固体和液体的比热242
13.2.2热传导系数243
13.2.3热扩散系数244
13.3多孔介质中连续液相传热传质的描述244
参考文献246
本章要点246
复习思考题246
第14章多孔介质中的溶质迁移247
14.1油气物理化学渗流与地下水污染问题247
14.2多孔介质中的溶质迁移机理248
14.2.1溶质的对流迁移248
……
内容摘要
本书主要针对油气开采与地下水渗流领域对渗流力学课程学习的需要，其内容包括：多孔介质及其中流体流动的基本概念、基础知识、基本定律；流体渗流的数学模型及其建模方法；单相液体、单相气体渗流数学模型的有限元求解方法，非饱和地下水渗流、地下水渗流与应力变形耦合问题的有限元求解方法与算例；以及渗透变形的知识和堤基管涌侵蚀问题的有限元求解方法与算例等内容。本书可作为石油工程、水利水电工程、水文地质与地下水资源、土木建筑工程等相关专业的本科高年级学生和研究生的教材或教学参考书，也可作为从事油气开采、地下水渗流、水利水电工程、隧道、基坑与边坡工程等相关领域的设计、教学与科研人员的参考书。
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