石墨多孔介质非线性渗流规律揭秘：实验与理论

该研究论文《石墨多孔介质非线性渗流规律研究》发表于2012年的湖南大学学报(自然科学版)，作者刘顾叶、胡亚非和王启立。论文的目的是深入探讨流体在石墨多孔介质中的特殊流动行为。通过细致的单相饱和渗流实验，研究人员发现了一个重要的现象，即水在石墨多孔介质中的渗流并非遵循达西定律，而是呈现出明显的非线性特征。实验数据表明，渗流曲线可以很好地用一元二次方程拟合，且拟合精度很高，相关系数达到了0.99以上，这显示了非线性渗流规律的精确性。 研究还揭示了在渗流过程中存在一个关键参数——最小启动压力梯度，它随着孔隙率的增加而急剧减小。根据这个梯度，石墨多孔介质被划分为三个类别：当孔隙率大于18%时，属于“易渗类”，这类介质对水的渗流有较高的渗透能力；相反，孔隙率小于11%的属于“难渗类”，这类介质渗流阻力较大；介于两者之间的被称为“过渡类”。这种分类对于理解石墨多孔材料在实际应用中的性能优化具有重要意义。 此外，通过计算水在石墨中的雷诺数，研究者确认了这种非线性渗流是基于非达西流模型的，这与实验观察的结果是一致的。这些发现不仅扩展了我们对流体在复杂多孔介质中的流动行为的理解，也为石墨材料在石油开采、地下水管理等领域的工程设计提供了理论依据。这篇论文在石墨多孔介质的渗流特性研究上做出了重要贡献，对于自然科学特别是流体力学领域具有很高的学术价值。