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多孔介质中的流动、传热与化学反应姜元勇; 徐曾和; 曹建立【期刊名称】《《金属矿山》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】多孔介质; 流动; 传热; 化学反应; 跨尺度; 相互作用【作者】姜元勇; 徐曾和; 曹建立【作者单位】东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TD80多孔介质是一种由固体骨架和孔隙（空隙）空间所组成的多相介质。
多孔介质的分布非常广泛，在人们的日常生活、工程实践和科学研究中比较常见，如煤层、岩体、球团矿和土壤等。
多孔介质中发生的流动过程、传热传质过程和化学反应过程具有重要的工程和科研价值，多年来一直受到众多研究者的关注［1-6］。
1 多孔介质中的流动多孔介质中的孔隙通道通常被流体所占据，在一定的能量梯度驱动下，流体便会沿着彼此联通的孔隙通道流动。
由于孔隙通道几何结构的复杂性，使得流体在多孔介质中流动时，孔隙流体与固体骨架之间的接触面构型也很复杂，很难进行精确描述［7］。
Bear［8］采用连续介质方法，将微观水平与宏观水平联系起来，通过引入表征体元（Representative Elementary Volume），给出了多孔介质物性参数的严格定义，如孔隙率、比面等，奠定了多孔介质流体动力学研究的基础。
流体在多孔介质中流动时，由于孔隙通道曲折、通道壁面不够光滑、流体具有一定的黏性等原因，造成多孔介质对于在其中流动的流体表现出一定的阻力作用［9］。
为了探究多孔介质中流动动力与阻力之间的关系，许多科研人员进行了不懈的努力。
早在1856年，Darcy就通过实验，研究了水在直立均质砂柱中的流动过程，获得了Darcy公式J=aq，也就是所谓的线性渗流定律（比流量与水力梯度成线性关系），此定律后来被进行了推广和理论证明。
实践中发现，Darcy定律主要反映黏性阻力的影响，具有一定的适用范围，即雷诺数满足Re=1～10。
多孔介质中的流体流动行为研究引言多孔介质是一种具有空隙或细小孔隙结构的物质，在实际生活和工程应用中广泛存在。
例如，我们身边的土壤、岩石、海绵等都属于多孔介质。
研究多孔介质中的流体流动行为不仅对于理解自然界的现象有重要意义，也对于工程应用中的地下水资源开发、油田开采、环境污染控制等具有重要的实际价值。
本文将介绍多孔介质中流体流动的一些基本概念和研究方法，以及与此相关的一些研究进展。
多孔介质中的流体流动多孔介质中的流体流动可以视为分为两个主要过程，即孔隙流动和边界流动。
孔隙流动指的是流体通过多孔介质中的孔隙进行传递、扩散和转移的过程。
而边界流动是指流体在多孔介质与外界界面上的流动过程。
这两个过程相互作用，共同决定了多孔介质中流体的传递性能以及整体的宏观流动行为。
研究方法研究多孔介质中的流体流动行为需要运用一系列的实验手段和数值模拟方法。
其中，流体力学的传统实验方法如渗流实验、测量渗透率和孔隙度等是最常用的手段之一。
通过这些实验可以获得多孔介质的渗透特性，进而分析流体在多孔介质中的传递规律。
此外，随着科学技术的进步，现代实验手段如X射线断层扫描、核磁共振等也被应用于多孔介质中的流体流动研究，能够提供更详细和精确的数据。
另一方面，数值模拟方法在多孔介质中流体流动的研究中也扮演着重要的角色。
如有限元方法、离散元方法等可以模拟多孔介质中复杂的孔隙结构，并通过数值模拟来分析流体在多孔介质中的流动规律。
数值模拟方法能够提供更加直观和清晰的流动图像和数据，帮助研究者更好地理解多孔介质中的流体行为。
研究进展在多孔介质中流体流动的研究中，流体渗流是一个重要而又复杂的问题。
研究者们发现，多孔介质中的流体渗流与多种因素有关，如孔隙结构、多孔介质的物理化学性质以及流体本身的性质等。
通过实验和数值模拟的方法，研究者们发现了一些有趣而又奇妙的现象。
例如，研究者们发现，多孔介质中流体的渗流速度与多孔介质的孔隙结构有关。
孔隙结构特征对于渗透率、渗透能力等渗流性质起着重要的调控作用。
