引言
多孔介质是具有相互连通的孔隙空间的固体材料，其流体流动和质量传递受孔隙几何形状、表面性质和多物理场耦合的控制 [1]。它们在自然和工程系统中无处不在，并为地下水水文学、石油工程、地热开发和生物工程提供了科学基础。在这一更广泛的领域中，颗粒多相流是指在多孔结构内固体颗粒与一种或多种载体流体共存并发生相互作用的系统。这些系统引起了持续的关注，因为它们的机制影响能量开采、环境修复和先进材料设计 [2]。
为了本研究的需要，多孔介质中的颗粒多相流被定义为一种流体系统，其中分散的固体颗粒相在多孔介质内穿过并与一个或多个连续流体相发生相互作用而传输。本文考虑的固体颗粒包括灰尘、沉积物、胶体、岩屑、颗粒材料和纳米颗粒。根据颗粒尺寸、浓度、表面性质和流动状态的不同，这些颗粒可能会发生迁移、沉降、沉积、孔隙壁侵蚀、团聚体形成、孔喉堵塞，或对介质的孔隙率和渗透率产生净改变。在孔隙尺度上，颗粒滞留受多种机制相互作用的控制：平流、布朗扩散、拦截、沉降、表面附着、筛滤、流体动力学捕获以及逐渐堵塞或成熟 [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]。随着滞留颗粒的积累，局部孔隙收缩可能会引发桥接和堵塞，重新分配载体流体速度场，增加压降，并在颗粒传输和介质渗透率之间产生非线性反馈 [11], [13]。
多孔介质中的对流研究始于 20 世纪中叶，由霍顿-罗杰斯-拉普伍德问题 [14], [15], [16], [17], [18], [19] 推动，受地球物理应用驱动。20 世纪 60 年代至 70 年代随后的研究将该领域扩展至非线性和多物理场模型 [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27]，推动了多孔介质对流理论从线性稳定性向涉及非线性、非均匀性和耦合多物理场效应的复杂模型演变。到 1975 年，Combarnous 和 Bories 将研究范围定义为含水层、地热区和雪层 [28]，而 Cheng 于 1978 年的研究成为了一项开创性工作 [29]。此后，该领域已扩展到生物力学、化学工程和石油工程等领域 [30]，其中 Nield 和 Bejan 的专著总结了单相流的主要进展 [31]。
与此同时，多孔介质中的颗粒多相流已成为一个核心分支，涉及分散相（颗粒、液滴、气泡）与周围流体的传输和相互作用。这引入了额外的复杂性，包括颗粒迁移、沉积、堵塞以及孔隙结构和渗透率的动态改变。关键的科学挑战包括界面动力学、毛细管驱动的流体分布、相对渗透率和相变。研究方法已从宏观经验模型演变为介观和微观数值方法，如孔隙网络模型、格子玻尔兹曼方法和光滑粒子流体动力学，通常与微流控实验和微观成像结合使用，以连接孔隙尺度机制和宏观行为 [32], [33], [34]。微模型、共聚焦和 X 射线显微断层扫描方法为观察界面置换、局部速度不均匀性、颗粒滞留点和不断演变的孔隙连通性提供了互补途径。因此，这些技术支持识别颗粒传输机制并验证孔隙和颗粒尺度的数值模型 [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42]。
几项方法论综述和文献计量学研究探讨了密切相关的研究领域，包括孔隙网络建模、格子玻尔兹曼方法、一般多相流和油气采收率提高。Xiong 等人 [43] 系统综述了孔隙空间的实验表征、孔隙网络构建方法以及孔隙网络模型在反应性传输中的应用，展示了它们在将单孔过程与多孔介质的连续体尺度描述联系起来方面的价值。最近，一项混合文献计量和主题综述对 1991 年至 2025 年间的 5657 篇出版物进行了追踪，研究了多相格子玻尔兹曼方法的发展 [44]，涵盖了主要的模型族，如色梯度、伪势、自由能和相场方法，以及新兴方向，包括高密度比稳定、润湿和接触线建模、机器学习加速和基于 GPU 的计算。关于一般多相流和油气采收率提高的相关文献计量研究进一步确定了主要应用领域、合作网络以及不断演变的研究热点 [45], [46], [47]。这些研究提供了有用的方法论或特定应用的视角，但它们通常是围绕特定的数值框架、广泛的多相流类别或特定的工程应用而组织的。它们没有明确分离出四个定义特征的交集：存在固体颗粒相、多相流体系统、多孔或孔隙尺度结构以及颗粒相关的流动、传输或迁移。因此，作为综合研究领域的多孔介质中颗粒多相流的知识结构、合作模式、方法演变和新兴研究主题仍未得到充分表征。
为了弥补这一空白，本研究对 2015 年至 2026 年期间从 webofscience 核心合集中检索到的出版物应用了结构化的文献计量分析。使用 VOSviewer、CiteSpace、Bibliometrix 和 SCImago Graphica，本研究考察了出版趋势、国家和机构分布、作者和期刊网络、高被引文献、关键词共现、引文演变和主题发展。目标是建立多孔介质中颗粒多相流的定量知识框架，确定其主要研究基础和新兴主题，并阐明该领域如何从基本传输机制发展为颗粒分辨、孔隙尺度和多尺度分析。研究结果提供了一种可重复的概述，并确定了值得进一步进行实验、数值和跨学科研究的研究方向。
