多孔介质中纳米颗粒运移的数值模拟：MATLAB Python

实现 (英文版电子书） 电子书格式: pdf 本书核心围绕 “多孔介质中纳米颗粒运移” 的数学建模与数值计算展开，结合 MATLAB 和 Python 两种编程语言的实操应用，故中文名称定为《多孔介质中纳米颗粒运移的数值模拟：MATLAB/Python 实现》，既准确涵盖核心研究对象与技术手段，又保持与原著主题的高度一致。 内容介绍 在过去二十年中，纳米技术已成为极具影响力的科技革命，其独特的物理化学性质使其在众多领域展现出巨大应用潜力，从日常用品到高端工业领域均有涉猎。然而，相较于纳米颗粒的设计、实验与制备等方面的快速发展，多孔介质中纳米颗粒运移的数学建模与数值分析研究进展相对滞后。《多孔介质中纳米颗粒运移的数值模拟：MATLAB/Python 实现》一书正是为填补这一研究空白而著，旨在推动该领域的学术研究与工程应用。 本书聚焦于单相流和两相流条件下多孔介质中纳米颗粒运移的数学建模与数值计算，内容体系完整、逻辑清晰，兼具理论深度与实操价值。全书不仅涵盖了代表性模型构建、量纲分析、数值算法设计、求解及收敛性分析等核心理论内容，还针对非均质裂缝性多孔介质、各向异性多孔介质等不同类型的多孔介质，以及磁性纳米颗粒、铁磁流体等特殊纳米材料的运移特性进行了专项研究。值得一提的是，本书紧跟科技发展趋势，将机器学习技术融入多孔介质中纳米颗粒运移预测研究，拓展了该领域的研究维度。 在内容编排上，本书充分考虑不同基础读者的需求，以通俗易懂、自成体系的方式撰写，无需读者具备深厚的数学、物理和工程背景。开篇先简要介绍纳米技术、纳米颗粒类型、性质、应用及多孔介质中纳米颗粒运移相关基础内容，尤其重点阐述了在提高石油采收率中的应用。为降低阅读门槛，书中还提供了贯穿全书的数学和数值分析基础入门知识，以及 MATLAB 和 Python 编程语言的核心基础内容，帮助读者快速掌握实操所需的编程技能。 全书共 12 章，结构层层递进、重点突出。第 1 章介绍多孔介质中纳米颗粒运移数学建模的基本概念，包括流体流动的连续介质理论、多孔介质中的流动特性、岩石与流体的物理性质，以及单相流和两相流在多孔介质中的数学建模等核心内容。第 2 章聚焦多孔介质中流动、磁性流动及纳米颗粒运移等问题的解析解，并深入探讨量纲分析在大规模问题中的应用价值。第 3 章和第 4 章分别详细介绍空间离散化方法和时间离散化格式，包括网格生成、有限差分法、有限元法、向前和向后欧拉差分格式、CFL 稳定性条件、多尺度时间分裂技术等关键数值方法。 第 5 章围绕迭代方法及其理论和数值收敛性展开，提出了适用于单相流和两相流条件下纳米颗粒运移的迭代隐式格式，并通过数学归纳法证明了迭代方法的收敛性。第 6 章至第 10 章分别针对裂缝性多孔介质、各向异性多孔介质、磁场作用下的磁性纳米颗粒、铁磁流体，以及纳米颗粒相互作用的特殊方面（如与非水相液体的共运移、与聚合物的运移及传热相关的纳米颗粒运移）进行专项建模与数值分析。第 11 章聚焦机器学习算法在油藏纳米颗粒运移预测中的实现，详细介绍了基于 Python 的机器学习基础、性能评估指标、数据集分析及实操流程。第 12 章则简要列举了多孔介质中纳米颗粒运移的多个应用场景，包括油气勘探开发、传热强化、二氧化碳捕获与封存等领域。 本书的核心特色在于理论与实践的深度融合，书中包含大量 MATLAB 代码示例，第 11 章专门提供 Python 编程实现，读者可直接参考并应用于实际研究。其目标读者群体广泛，涵盖学术界和工业界的计算科学家、水文学家、数学家，以及石油、机械、化学、环境等领域的工程师，同时也适用于材料科学、多孔材料、数值建模等专业的研究生，可作为相关专业研究生课程教材、暑期学校培训资料或工程师实操参考手册。 作为该领域首部系统涵盖多孔介质中纳米颗粒运移数学建模与计算的专著，本书不仅整合了该领域的核心知识与最新研究成果，还通过简洁明了的表述和丰富的实操案例，为读者搭建了从理论学习到实践应用的完整桥梁，对推动多孔介质中纳米颗粒运移相关研究与工程应用具有重要的参考价值。