Nelineární modely proudění tekutin porézním prostředím a metody jejich studia

Zabýváme se matematickými modely proudění tekutin v porézních prostředích založenými na kvazilineárních parabolických parciálních diferenciálních rovnicích. Zaměřujeme se na singulární a/nebo degenerované parabolické rovnice, které jsou vhodné pro modelování turbulentní filtrace, jako je proudění podzemní vody štěrkem nebo v puklinách krystalických hornin a dále na turbulentní polytropické proudění zemního plynu horninami ve standardních ložiscích na jedné straně a izotermickou nanoporézní (pomalou) filtrací zemního plynu v břidlicových formacích na straně druhé. Jelikož v případě singulárních a/nebo degenerovaných parabolických rovnic je téměř nemožné nalézt explicitní řešení, zabýváme se teoretickými otázkami jako je existence, regularita řešení a principy maxima a srovnávací principy. Tuto teorii aplikujeme na některé vybrané příklady z praxe.We survey mathematical models of the fluid flow in porous media based on quasilinear parabolic partial differential equations. We focus on singular and/or degenerate parabolic equations, which are suitable for modeling of turbulent filtration such as groundwater flow trough gravel and/or fractured crystalline rocks and turbulent polytropic filtration of natural gas through rocks in standard deposits, on one hand, and isothermic nanoporous (slow) filtration of natural gas in shale formations, on the other hand. Since in the case of singular and/or degenerate parabolic equations, it is almost impossible to find explicit solutions, we survey some existence and regularity theory together with maximum and comparison principles. We apply this theory on some selected examples from practice