Пористая среда
Пористая среда или пористый материал – это материал, содержащий поры (пустоты). [1] Скелетную часть материала часто называют «матрицей» или «каркасом». Поры обычно заполнены жидкостью ( жидкостью или газом ). Скелетный материал обычно представляет собой твердое тело , но такие структуры, как пенопласт , также часто полезно анализировать с использованием концепции пористой среды.
Пористая среда чаще всего характеризуется своей пористостью . Другие свойства среды (например , проницаемость , прочность на растяжение , электрическая проводимость , извилистость ) иногда могут быть получены из соответствующих свойств ее составляющих (твердая матрица и жидкость), а также пористости среды и структуры пор, но такой вывод обычно является сложным. Даже понятие пористости прямолинейно только для пороупругой среды.
Часто и твердая матрица, и поровая сеть (также известная как поровое пространство) являются непрерывными, образуя два взаимопроникающих континуума, например, в губке . Однако существует также понятие закрытой пористости и эффективной пористости , т.е. порового пространства, доступного для течения.
Многие природные вещества, такие как горные породы и почва (например , водоносные горизонты , нефтяные резервуары ), цеолиты , биологические ткани (например, кости, древесина, пробка ) и искусственные материалы, такие как цемент и керамика , можно рассматривать как пористую среду. Многие из их важных свойств можно рационализировать, только рассматривая их как пористую среду.
Понятие пористых сред используется во многих областях прикладной науки и техники: фильтрации , механике ( акустика , геомеханика , механика грунтов , механика горных пород ), технике ( нефтегазовое дело , биоремедиация , строительство ), науках о Земле ( гидрогеология , нефтяная геология , геофизика ). ), биология и биофизика , материаловедение. Двумя важными текущими областями применения пористых материалов являются преобразование энергии и хранение энергии , где пористые материалы необходимы для суперпациторов, топливных элементов [2] и аккумуляторов .
Течение жидкости через пористую среду представляет собой предмет общего интереса и стал отдельной областью исследований. Изучение более общего поведения пористых сред, связанного с деформацией твердого каркаса, называется поромеханикой .
