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多孔介质流体的数值方法及其分析与计算的任务书
任务书
一、任务概述
多孔介质通常是由固体颗粒或纤维形成的，这些颗粒或纤维之间的空隙被填充了流体。多孔介质的流体力学问题实际上是一个二相流问题，包括固体相和流体相两个方面。理论分析、数值模拟和实验验证是研究多孔介质流体力学问题的三种主要方法。其中，数值模拟在多孔介质流体力学研究中具有独特的优势，可广泛应用于科学研究和工程计算中。
本任务书旨在通过对多孔介质流体的数值方法及其分析与计算的综述，使学习者掌握多孔介质流体的基本理论和数值模拟方法，了解多孔介质流体的工程应用和发展趋势，提高学生的科学研究水平和实践应用能力。
二、任务要求
1.了解多孔介质流体的基本理论，包括渗流理论、多孔介质物理学、流体力学基本方程等。
2.熟悉多孔介质流体的数值模拟方法，包括有限元法、有限体积法、边界元法、离散元法等常用方法。
3.能够进行多孔介质流体力学问题的数值模拟，包括流、温、相变等问题的求解，分析计算结果的合理性和可靠性。
4.掌握多孔介质流体工程应用方面的知识，包括地下水流与污染扩散、油气储层开发、热工工程、生物医学等方面的应用。
5.了解多孔介质流体力学研究的前沿和发展趋势，包括高性能计算、大规模模拟、多物理场耦合等方面的研究。
三、任务内容
1.多孔介质流体的基本理论
（1）渗流理论的基本概念和形式化描述；
（2）多孔介质物理学基本概念和其在流体动力学中的应用；
（3）多相流动力学基本方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程等。
2.多孔介质流体的数值方法
（1）有限元法在多孔介质流体力学问题中的应用；
（2）有限体积法在多孔介质流体力学问题中的应用；
（3）边界元法在多孔介质流体力学问题中的应用；
（4）离散元法在多孔介质流体力学问题中的应用。
3.多孔介质流体力学问题的数值模拟
（1）通过数值模拟求解多孔介质中的流动问题，分析计算结果的合理性和可靠性；
（2）通过数值模拟求解多孔介质中的温度问题，分析计算结果的合理性和可靠性；
（3）通过数值模拟求解多孔介质中的相变问题，分析计算结果的合理性和可靠性。
4.多孔介质流体工程应用
（1）地下水流与污染扩散问题的数值模拟；
（2）油气储层开发中多孔介质流体力学问题的数值模拟；
（3）多孔介质热工工程中多孔介质流体力学问题的数值模拟；
（4）生物医学领域中多孔介质流体力学问题的数值模拟。
5.多孔介质流体力学研究的前沿和发展趋势
（1）高性能计算在多孔介质流体力学问题中的应用；
（2）大规模模拟在多孔介质流体力学问题中的应用；
（3）多物理场耦合问题在多孔介质流体力学研究中的应用。
四、任务计划
本任务计划为3周，按照以下计划进行学习和研究：
第1周：多孔介质流体的基本理论
第2周：多孔介质流体的数值方法和数值模拟
第3周：多孔介质流体工程应用和研究前沿
五、任务评价
本任务使用分数制评价，总分为100分。
1.任务完成情况：50分
2.文档质量：30分
3.计算结果及分析：10分
4.提问和回答：10分
六、参考文献
1.李长河.多孔介质力学——基础和应用[M].科学出版社,2003.
2.张升辉.物理学[J].华中师范大学学报(自然科学版),2002.
3.刘志超,张志政.基于有限体积法的多孔介质非等温流动数值模拟[J].计算机应用,2008.