BF:多相離散介質及其探達數值模擬 郭士禮 中國地質大學齣版社 9787562538110 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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郭士禮 著

圖書標籤:

• 多相流
• 離散介質
• 數值模擬
• BF模型
• 流體力學
• 計算方法
• 岩石力學
• 地球科學
• 物理模擬
• 科學計算

店鋪： 華裕京通圖書專營店

齣版社： 中國地質大學齣版社

ISBN：9787562538110

商品編碼：29338503917

包裝：平裝

齣版時間：2016-07-01

基本信息

書名:多相離散介質及其探達數值模擬

定價：35.00元

售價：28.4元

作者:郭士禮

齣版社：中國地質大學齣版社

齣版日期：2016-07-01

ISBN：9787562538110

字數：220000

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

編輯推薦

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內容提要

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《多相離散介質及其探達數值模擬》在建立符閤瀝青混凝土實際情況的多相離散介質和探達蝶形天綫數學模型的基礎上，研究瞭探達波場特徵與多相離散介質參數、工程材料電性參數、典型工程缺陷之間的對應關係。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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1 緒論
1．1 引言
1．2 國內外研究現狀
1．2．1 路麵結構層材料介電特性的研究現狀
1．2．2 介質模型的研究現狀
1．2．3 探達蝶形天綫FDTD建模與模擬的研究現狀
1．2．4 探達三維數值模擬的研究現狀
1．2．5 存在的問題
1．3 主要內容概括

2 探達的理論基礎與數值模擬
2．1 探達的理論基礎
2．1．1 探達係統組成及工作原理
2．1．2 麥剋斯韋方程組與本構關係
2．1．3 電磁場波動方程
2．1．4 電磁波的輻射
2．1．5 電磁波的散射
2．2 探達波場的數值模擬
2．2．1 麥剋斯韋方程的FDTD格式
2．2．2 數值穩定性與數值色散
2．2．3 UPML吸收邊界條件

3 探達蝶形天綫的數值模擬
3．1 探達蝶形天綫
3．1．1 商用探達天綫
3．1．2 商用探達蝶形天綫的基本特徵
3．2 探達蝶形天綫的FDTD建模
3．2．1 商用探達蝶形天綫的基本結構
3．2．2 脈衝激勵源
3．2．3 天綫金屬斜邊的處理
3．2．4 天綫加載電阻
3．2．5 屏蔽腔和吸波材料
3．3 影響蝶形天綫輻射特性的因素
3．3．1 蝶形天綫的幾何學特徵
3．3．2 加載電阻及屏蔽腔的影響
3．3．3 天綫離地高度的影響
3．3．4 地下介質介電常數的影響
3．3．5 地下介質電導率的影響
3．4 小結

4 瀝青混凝土介質類型與特徵
4．1 高速公路瀝青混凝土路麵概述
4．2 瀝青混凝土組成材料及其介電常數
4．2．1 豫西某高速公路瀝青混凝土路麵及其組成材料
4．2．2 材料介電常數的測量與估算
4．2．3 瀝青混凝土芯樣及切片
4．2．4 瀝青混凝土介電常數的分布特徵
4．3 瀝青混凝土介質類型的估算與建模
4．3．1 估算自相關函數的特徵參數
4．3．2 多相離散介質模型的建模方法
4．3．3 自相關函數類型的擬閤與介質建模
4．3．4 模型參數對多相離散介質模型的影響
4．3．5 多相離散介質模型的二維正演模擬
4．4 小結

5 多相離散介質探達三維正演模擬及分析
5．1 空隙率對探達波場的影響
5．1．1 不同空隙率的多相離散介質三維模型
5．1．2 多相離散介質探達三維正演模擬
5．1．3 多相離散介質與均勻介質的波場對比
5．1．4 空隙率對探達波場的影響
5．1．5 不同空隙率層狀多相離散介質的波場特徵
5．1．6 自相關長度對探達波場的影響
5．2 公路工程典型缺陷的探達波場特徵
5．2．1 裂縫的探達波場特徵
5．2．2 層間脫空的探達波場特徵
5．2．3 空洞的探達波場特徵
5．3 小結

6 結論與建議
6．1 主要工作
6．2 存在的問題及今後研究方嚮

參考文獻

《數值模擬方法在復雜介質中的應用探究》 內容概要： 本書深入探討瞭數值模擬方法在處理復雜介質問題中的強大潛力與實際應用。復雜介質，因其內在的多相性、離散性以及非均質性，給傳統物理模型和數值求解帶來瞭巨大的挑戰。本書以詳實的理論基礎、嚴謹的數學推導和豐富的工程實例，係統性地闡述瞭適用於各類復雜介質的數值模擬技術，並著重介紹瞭這些技術如何被應用於解決科學研究與工程實踐中的關鍵難題。 本書特色與內容詳述： 第一部分：復雜介質的錶徵與數值模擬的基石 1. 多相離散介質的定義與分類： 詳細界定“多相離散介質”的概念，將其從宏觀到微觀進行多尺度、多維度解析。 係統梳理不同類型多相離散介質的形成機理、物理化學性質及其在自然界和工程領域的廣泛分布。例如，岩石力學中考慮孔隙、裂隙與基岩的耦閤，土壤力學中顆粒、水分、空氣的相互作用，以及流體在多孔介質中的運移等。 區分均勻介質、非均質介質、多相介質、離散裂隙介質等概念，強調復雜介質的疊加性和耦閤性。 2. 數值模擬方法的基礎理論： 離散化方法概述： 詳細介紹有限差分法 (FDM)、有限元法 (FEM)、有限體積法 (FVM) 等主流離散化技術的原理、適用範圍、優缺點。 控製方程的建立與推導： 針對不同物理現象（如流體流動、熱傳導、應力變形、物質遷移等），詳細推導其在多相離散介質中的控製方程。這包括質量守恒、動量守恒、能量守恒以及本構關係等。 邊界條件與初始條件： 強調在復雜介質模型中，精確設定邊界條件（如 Dirichlet, Neumann, Robin 條件）和初始條件對於獲得可靠模擬結果的重要性。特彆是在處理不規則幾何形狀和復雜相互作用時，邊界條件的設定策略。 數值求解器的選擇與評估： 介紹不同數值求解器（如迭代法、直接法）的原理，並分析其在求解大規模稀疏矩陣方程組時的效率和穩定性。 3. 復雜介質中的建模挑戰： 幾何建模： 討論如何高效、準確地從真實地質體、材料結構中提取幾何信息，並將其轉化為數值模型可識彆的格式。這包括點雲處理、網格生成（結構網格、非結構網格）、自適應網格加密等技術。 離散要素的錶徵： 針對離散裂隙、顆粒流等介質，介紹如何錶徵裂隙網絡的連通性、粗糙度，以及顆粒的尺寸、形狀、分布等關鍵參數。 相界麵處理： 討論在多相流動模擬中，如何有效處理不同相之間的界麵，以及相界麵的演化對整體行為的影響。 參數化與不確定性： 強調復雜介質參數的高度不確定性，以及如何通過實驗數據、反演方法對模型參數進行閤理化取值和不確定性分析。 第二部分：針對復雜介質的特化數值模擬技術 1. 離散單元法 (DEM) 在顆粒介質中的應用： 深入闡述 DEM 的基本原理，包括顆粒的接觸模型、力學行為、運動學分析。 詳細介紹如何處理顆粒的破碎、磨損、聚集等復雜現象，以及多邊形、球形顆粒的組閤建模。 分析 DEM 在模擬岩土工程（如邊坡穩定性、隧道掘進）、散體材料輸運、碰撞動力學等場景下的優勢與局限。 2. 多孔介質滲流與運移模擬： Darcy 定律的局限性與推廣： 討論在非達西流、非牛頓流、裂隙流等復雜流動情況下的數學模型。 耦閤方程組的求解： 介紹如何求解飽和-非飽和流、多組分汙染物遷移、溶質對流-彌散等耦閤方程。 考慮介質非均質性與各嚮異性的方法： 闡述如何將地質統計學、隨機場理論與數值模擬相結閤，處理孔隙度、滲透率等參數的空間變異性。 3. 裂隙介質力學與水動力模擬： 裂隙網絡模型 (CFM) 的構建與分析： 介紹如何從地質調查數據生成三維裂隙網絡模型，並分析其連通性、孔隙度、導水率等關鍵參數。 基於離散裂隙的數值方法： 詳細講解如何將裂隙作為獨立的幾何單元或邊界進行處理，例如隱式/顯式裂隙模型，以及裂隙麵的滑移、閉閤、開啓的模擬。 流固耦閤模擬： 探討裂隙水壓變化對岩體穩定性的影響，以及岩體變形對裂隙水流的製約作用。 4. 滲流-力學-化學耦閤模擬： 多物理場耦閤的理論框架： 建立滲流、力學、化學過程之間相互作用的統一數學模型。 化學反應與溶質運移的耦閤： 介紹反應-運移方程的數值求解，包括化學反應速率、離解平衡、吸附-解吸等過程。 在地下水汙染、地熱開發、CO2 封存等領域的應用： 通過實例展示耦閤模擬如何預測環境影響、評估資源潛力。 第三部分：高級應用與前沿展望 1. 高性能計算與並行算法： 探討如何利用高性能計算資源（如 GPU, HPC 集群）加速復雜模型的求解，包括領域分解、消息傳遞接口 (MPI)、圖形處理器 (GPU) 計算等技術。 介紹並行算法在處理大規模模型和復雜物理過程中的優勢。 2. 模型驗證、校準與不確定性量化： 模型驗證： 強調通過與實驗數據、解析解或現場觀測結果進行對比，評估數值模型的準確性。 模型校準： 介紹如何利用現場數據和優化算法，對模型參數進行反演和優化，以提高模型對真實係統的擬閤程度。 不確定性量化： 探討濛特卡洛方法、概率方法等，用於評估模型輸入參數、模型結構以及邊界條件不確定性對輸齣結果的影響。 3. 新興技術在復雜介質模擬中的融閤： 機器學習與人工智能： 探討如何利用機器學習算法輔助模型構建、參數識彆、結果後處理，以及構建代理模型加速模擬。 數據驅動的模擬： 討論如何將海量觀測數據直接融入數值模型，實現更精準、更實時的模擬。 可視化技術： 介紹先進的三維可視化技術，如何直觀地展示復雜介質的內部結構、多物理場演化過程，輔助決策。 4. 工程與科學案例研究： 本書將穿插多個不同領域的典型工程與科學案例，如： 地下水資源評估與汙染防治： 模擬地下水流、汙染物運移，評估采挖與汙染風險。 岩土工程穩定性分析： 模擬邊坡滑動、隧道圍岩變形，評估工程結構安全。 地熱資源開發與利用： 模擬地下熱儲層滲流、傳熱過程，預測産熱能力。 碳捕集與封存 (CCS)： 模擬 CO2 在地下儲層中的注入、運移與封存過程，評估其長期穩定性。 非常規油氣藏開發： 模擬裂縫性儲層中的流體流動與應力耦閤。 結論： 《數值模擬方法在復雜介質中的應用探究》旨在為廣大從事地質、土木、水利、環境、能源等領域的研究人員、工程師和學生提供一個全麵、深入、實用的理論指導和技術參考。通過掌握本書介紹的數值模擬工具與方法，讀者將能夠更有效地理解和預測復雜介質中的物理現象，為解決現實世界中的重大工程挑戰和科學難題提供強有力的技術支撐。本書將重點強調理論與實踐的結閤，力求使讀者在掌握核心理論的同時，也能具備將所學知識應用於實際問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容之豐富，讓我感到震撼。作為一名正在攻讀博士學位的研究生，我一直在尋找能夠係統性地梳理多相離散介質研究現狀，並提供前沿理論和計算方法的參考書。這本書無疑滿足瞭我的需求。作者在開篇就為我們勾勒齣瞭多相離散介質這一復雜係統的全貌，從其基本構成要素到可能發生的各種物理化學過程，都進行瞭清晰的界定。隨後，書中深入探討瞭各種數值模擬技術，包括但不限於有限元、有限差分、離散元以及耦閤方法，並詳細介紹瞭它們在不同類型多相離散介質問題中的適用性和局限性。我特彆對書中關於如何構建和離散化復雜幾何模型，以及如何處理介質非均質性和各嚮異性的章節印象深刻。這些都是進行可靠數值模擬的關鍵步驟。此外，書中還涉及到瞭諸如相變、反應動力學以及多尺度耦閤等前沿問題，為我的研究方嚮提供瞭重要的啓發和指引。雖然有些章節的篇幅較長，內容也相對深入，但正是這種深入和全麵，使得這本書成為瞭一份不可多得的寶貴資源，極大地拓寬瞭我的學術視野。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我帶來的最深刻印象，是其對多相離散介質現象的全麵性和前瞻性。作為一個在土木工程領域工作多年的工程師，我經常在實際項目中遇到諸如地下水滲流、土體變形、固結沉降等問題，而這些往往都與多相離散介質的特性緊密相關。書中對這些現象的細緻刻畫，從微觀的顆粒接觸力學，到宏觀的連續介質力學，再到流體動力學，都進行瞭係統性的闡述。我特彆欣賞作者在處理數值模擬部分時，不僅僅停留在理論層麵，而是通過大量的圖錶和實例，生動地展示瞭不同參數、不同邊界條件下介質行為的演變。例如，書中關於裂隙網絡對滲透性影響的模擬，以及顆粒形狀和粒徑分布對宏觀力學響應的影響，都給我留下瞭深刻的印象。這使得我在麵對實際工程中的復雜地質條件時，能夠更準確地評估其潛在風險，並選擇更閤適的處理方案。雖然書中部分章節的數學推導對我來說有些挑戰，但我可以通過反復閱讀和查閱相關資料來逐步理解。總而言之，這本書不僅是一本學術專著，更是一本能夠指導實踐的寶貴工具書，它幫助我將理論知識與工程實踐更緊密地聯係起來。

評分☆☆☆☆☆

我一直對地球科學領域中那些看似復雜卻又至關重要的現象感到著迷，而多相離散介質就是其中之一。這本書就像一位經驗豐富的嚮導，帶領我深入探索這個神秘的世界。從流體在多孔介質中的流動行為，到固相顆粒之間的相互作用，再到不同相之間的耦閤效應，作者都進行瞭細緻入微的講解。我尤其喜歡書中關於實驗研究與數值模擬相結閤的部分，它說明瞭理論模型需要通過實驗來驗證，而實驗結果則需要通過數值模擬來解釋和預測。這種互補的關係，是科學研究的基石。書中對於不同數值方法的比較分析，也讓我對各種方法的優缺點有瞭更清晰的認識，這對於我選擇閤適的工具來解決我的研究問題至關重要。雖然我可能無法完全掌握書中所有的數學細節，但我能夠理解其核心思想和應用價值。這本書不僅加深瞭我對多相離散介質的理解，也啓發瞭我對如何運用現代計算技術來解決科學難題的思考。它就像一顆種子，在我心中播下瞭對更深入研究的渴望。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本書，就被其厚重感和嚴謹的學術氣息所吸引。雖然我並非直接從事多相離散介質研究的專傢，但作為一名對岩石力學和工程地質領域抱有濃厚興趣的學習者，我一直希望能深入理解這方麵的理論基礎和計算方法。書中大量引用的參考文獻和清晰的公式推導，為我構建瞭一個紮實的理論框架。從最基本的流固耦閤概念，到復雜的多尺度、多物理場耦閤問題，作者都循序漸進地進行瞭講解。尤其是在數值模擬部分，作者詳細介紹瞭有限元法、離散元法等常用方法的原理和在多相離散介質問題中的應用，並提供瞭具體的算法流程和案例分析。這對於我理解如何將復雜的物理過程轉化為計算機可執行的算法非常有幫助。我特彆留意瞭作者關於如何處理顆粒間相互作用、介質滲透性以及相變等問題的論述，這些都是影響多相離散介質行為的關鍵因素。書中提供的數學模型和數值方法的結閤，為我解決實際工程問題提供瞭理論指導和技術支持。雖然有些章節涉及到較深的數學知識，需要反復咀嚼，但總的來說，這本書為我打開瞭一扇通往更深層次研究領域的大門，也激發瞭我對這個交叉學科的更多好奇心。

評分☆☆☆☆☆

這是一本非常有價值的書，它以一種係統和嚴謹的方式，闡述瞭多相離散介質的理論基礎和數值模擬方法。作為一名對工程地質和岩土力學有深入瞭解的讀者，我發現這本書的內容非常契閤我的需求。書中關於介質滲透性的影響因素、顆粒間接觸力學模型以及流固耦閤方程的推導，都讓我受益匪淺。作者對數值模擬方法的介紹，從基本的離散化技術到高級的耦閤算法，都提供瞭詳實的信息。我特彆關注瞭書中關於如何處理自由邊界、多相流體相互作用以及相變引起的體積變化等復雜問題的章節。這些內容在實際工程模擬中至關重要。書中大量的圖示和錶格，使得抽象的理論概念變得更加直觀易懂。雖然我可能需要花費一些時間來消化書中的所有內容，但我相信，通過這本書的學習，我將能夠更有效地分析和解決在工程實踐中遇到的多相離散介質相關問題。這本書無疑為我提供瞭一個強大的理論武器和技術支撐，讓我對未來的研究和工作充滿瞭信心。