“渗流”是流体在复杂多孔介质中的流动、传质过程,在数学学科孕育了“逾渗”(percolation theory)这一分支,在力学学科则发展出了“渗流力学”这一广泛应用于地下能源资源开发、水文环境、化工等领域的分支。近年来,基于经典达西定律的渗流力学研究已充分融入了工程实践中。典型的场景大多已解析,大量难以解释的现象和数据被归因为测量不确定性、介质的非均质性和不可解析的经验参数/关联式。
然而,最近二十余年突飞猛进的微观测量技术对渗流力学若干最基本的假定提出了挑战,也为若干此前在经典渗流力学框架内难以解释的现象提供了线索。因此,一些研究者开始关注渗流的微观物理机理,从而重新构建渗流基本方程。这方面的研究工作近年来被归类为“渗流物理”。
渗流物理的核心在于“升尺度“,即将”孔隙尺度“的流体行为(可基于经典力学方法进行研究)在复杂孔隙网络(即多孔介质)尺度上进行”平均化“的刻画。由于孔隙尺度的流体行为常存在强非线性,升尺度过程中往往伴随着对称性破缺,从而导致了一系列经典渗流力学难以解释的现象。这次讨论,我们将依托一些简单的范例,探讨渗流物理的一些新兴研究方向和我们对新研究范式的探索。