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yan_yuting新蟲(chóng) (小有名氣)
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[求助]
關(guān)于彌散與擴(kuò)散的區(qū)別 已有1人參與
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因?yàn)楸救朔黔h(huán)境專業(yè)，但是接觸的課題和污染物擴(kuò)散類(lèi)似，看到一些文獻(xiàn)中提到有彌散這個(gè)概念，一直沒(méi)能搞清楚彌散和擴(kuò)散的區(qū)別；雖然也看過(guò)一些解釋，例如下圖中的說(shuō)明： 假設(shè)不存在彌散現(xiàn)象，那么穿透曲線應(yīng)呈現(xiàn)圖中虛線所示的臺(tái)階式變化，即有一個(gè)以平均流速移動(dòng)的直立鋒面，它完全由達(dá)西公式所決定的平均流動(dòng)來(lái)表達(dá)。但是由于彌散現(xiàn)象的存在，實(shí)際觀測(cè)到的穿透曲線呈 S 形。一部分含示蹤劑的水超前于平均流速達(dá)到的位置，它們之間有一個(gè)水動(dòng)力彌散導(dǎo)致的示蹤劑濃度漸變的過(guò)渡帶。 但是我在模擬的過(guò)程中沒(méi)有考慮彌散而是用的擴(kuò)散處理也能出現(xiàn)某處濃度隨時(shí)間的S形變化。不知道這是為什么？ 另外一個(gè)問(wèn)題，我做的是氣體在非飽和土壤中的擴(kuò)散問(wèn)題，我看到的彌散系數(shù)大多是水流過(guò)程中產(chǎn)生的彌散，不知道我的問(wèn)題是否需要考慮彌散？一般可以用什么軟件數(shù)值模擬氣體在非飽和土壤中的擴(kuò)散問(wèn)題，謝謝！ 88F_[OF]SS]U@[~5]$K`QP0.png |
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yan_yuting: 金幣+20, ★★★很有幫助 2015-04-27 08:39:45
nickxiaotong: 金幣+5, EEPI+1, 您的回答很精彩，授予EEPI一枚 2015-04-27 10:14:31
yan_yuting: 金幣+20, ★★★很有幫助 2015-04-27 08:39:45
nickxiaotong: 金幣+5, EEPI+1, 您的回答很精彩，授予EEPI一枚 2015-04-27 10:14:31
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1. 彌散和擴(kuò)散 彌散和擴(kuò)散區(qū)別在《多孔介質(zhì)污染物遷移動(dòng)力學(xué)》中是這么解釋的：機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散統(tǒng)稱水動(dòng)力彌散。 機(jī)械彌散完全是由于介質(zhì)孔道不均勻性導(dǎo)致的細(xì)孔擴(kuò)散速度高于平均速度，粗孔擴(kuò)散速度低于平均速度。而分子擴(kuò)散就是嚴(yán)格服從Fick定律的過(guò)程。由于機(jī)械彌散也服從Fick定律（這是假設(shè)還是嚴(yán)格的結(jié)論現(xiàn)在我回憶不起來(lái)了），所以總的（水動(dòng)力）彌散可以用Fick定律描述。（理由：微分方程具有線性疊加性。） 注意，雖然很多動(dòng)力學(xué)模型都具有Fick定律范式的方程，但是對(duì)于彌散過(guò)程，這個(gè)方程叫做Fick而不是Darcy。熱傳導(dǎo)里邊應(yīng)該叫做Fourier吧。其實(shí)這些方程都長(zhǎng)一樣。 由于只考慮分子擴(kuò)散或者考慮整體彌散，微分方程都一樣，當(dāng)然具有同型的解。區(qū)別在于擴(kuò)散系數(shù)D不同，導(dǎo)致S曲線中間那段傾斜程度不一樣。 2. 氣體和液體 你要注意的是，只考慮Fick方程的時(shí)候，氣體和液體彌散沒(méi)有任何區(qū)別。因?yàn)閺浬⒎匠瘫旧頉](méi)有考慮對(duì)流項(xiàng)。既然不考慮對(duì)流項(xiàng)，就是認(rèn)為是死水。這個(gè)時(shí)候氣體液體沒(méi)啥區(qū)別。液體為流動(dòng)相的時(shí)候，一種簡(jiǎn)潔的解決方案是用移動(dòng)坐標(biāo)系，活水就變成死水了。 當(dāng)然，我不做土壤研究，不太清楚你的氣體是個(gè)什么情況。這是溶解在水里一同流動(dòng)的氣體？還是氣液相完全分離，不隨水流動(dòng)的氣體？他們的區(qū)別在于你的氣體流動(dòng)是否和液體流速有關(guān)，導(dǎo)致Fick方程外邊的那個(gè)流動(dòng)項(xiàng)是否有差異。 3. 關(guān)于軟件 我不做模型，所以不太清楚用什么軟件。不過(guò)像你描述的這樣的問(wèn)題，matlab之類(lèi)的大眾化數(shù)值軟件一般都能搞定吧。最后用matlab拿有限元解個(gè)微分方程就行了。 |
2樓2015-04-26 21:30:55
yan_yuting
新蟲(chóng) (小有名氣)
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3樓2015-04-27 08:39:15
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