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yan_yuting新虫 (小有名气)
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关于弥散与扩散的区别 已有1人参与
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因为本人非环境专业，但是接触的课题和污染物扩散类似，看到一些文献中提到有弥散这个概念，一直没能搞清楚弥散和扩散的区别；虽然也看过一些解释，例如下图中的说明： 假设不存在弥散现象，那么穿透曲线应呈现图中虚线所示的台阶式变化，即有一个以平均流速移动的直立锋面，它完全由达西公式所决定的平均流动来表达。但是由于弥散现象的存在，实际观测到的穿透曲线呈 S 形。一部分含示踪剂的水超前于平均流速达到的位置，它们之间有一个水动力弥散导致的示踪剂浓度渐变的过渡带。 但是我在模拟的过程中没有考虑弥散而是用的扩散处理也能出现某处浓度随时间的S形变化。不知道这是为什么？ 另外一个问题，我做的是气体在非饱和土壤中的扩散问题，我看到的弥散系数大多是水流过程中产生的弥散，不知道我的问题是否需要考虑弥散？一般可以用什么软件数值模拟气体在非饱和土壤中的扩散问题，谢谢！  88F_[OF]SS]U@[~5]$K`QP0.png |
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yan_yuting: 金币+20, ★★★很有帮助 2015-04-27 08:39:45
nickxiaotong: 金币+5, EEPI+1, 您的回答很精彩，授予EEPI一枚 2015-04-27 10:14:31
yan_yuting: 金币+20, ★★★很有帮助 2015-04-27 08:39:45
nickxiaotong: 金币+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. 弥散和扩散 弥散和扩散区别在《多孔介质污染物迁移动力学》中是这么解释的：机械弥散和分子扩散统称水动力弥散。 机械弥散完全是由于介质孔道不均匀性导致的细孔扩散速度高于平均速度，粗孔扩散速度低于平均速度。而分子扩散就是严格服从Fick定律的过程。由于机械弥散也服从Fick定律（这是假设还是严格的结论现在我回忆不起来了），所以总的（水动力）弥散可以用Fick定律描述。（理由：微分方程具有线性叠加性。） 注意，虽然很多动力学模型都具有Fick定律范式的方程，但是对于弥散过程，这个方程叫做Fick而不是Darcy。热传导里边应该叫做Fourier吧。其实这些方程都长一样。 由于只考虑分子扩散或者考虑整体弥散，微分方程都一样，当然具有同型的解。区别在于扩散系数D不同，导致S曲线中间那段倾斜程度不一样。 2. 气体和液体 你要注意的是，只考虑Fick方程的时候，气体和液体弥散没有任何区别。因为弥散方程本身没有考虑对流项。既然不考虑对流项，就是认为是死水。这个时候气体液体没啥区别。液体为流动相的时候，一种简洁的解决方案是用移动坐标系，活水就变成死水了。 当然，我不做土壤研究，不太清楚你的气体是个什么情况。这是溶解在水里一同流动的气体？还是气液相完全分离，不随水流动的气体？他们的区别在于你的气体流动是否和液体流速有关，导致Fick方程外边的那个流动项是否有差异。 3. 关于软件 我不做模型，所以不太清楚用什么软件。不过像你描述的这样的问题，matlab之类的大众化数值软件一般都能搞定吧。最后用matlab拿有限元解个微分方程就行了。 |
2楼2015-04-26 21:30:55
yan_yuting
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