考虑相变的近场动力学热-力耦合模型及多孔介质冻结破坏模拟

摘要：

多孔介质的传热传质现象广泛存在于自然界和工业领域中.低温条件可能导致多孔介质中的组分发生相变,并由此诱发材料损伤,甚至导致结构失效破坏.对这类破坏现象的预测需要精细化建模,以能够反映物质的相变过程和材料的破坏特征.本文采用热焓法改写经典的热传导方程,在近场动力学框架下,建立了一种考虑物质相变的热-力耦合模型,发展了交错显式求解的数值计算方法,进行了方板角冻结、热致变形和多孔介质冻结破坏等问题的模拟,得到了方板的冻结特征、温度场和变形场的分布规律以及多孔介质的冻结破坏过程,与试验和其他数值方法的结果具有较好的一致性.研究表明,本文所建立的考虑物质相变的近场动力学热-力耦合模型能够反映材料的非局部效应和物质相变潜热的影响,准确捕捉相变过程中液固界面的演化特征,再现多孔介质中材料相变、基质热致变形和冻结破坏过程,突破了传统连续性模型求解这类破坏问题时面临的瓶颈,为深入研究多孔介质冻融破坏过程和破坏机理提供了有效途径.

关键词：近场动力学、多孔介质、相变、热-力耦合、冻结破坏

所属期刊栏目：54

分类号：O343.6(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-01-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：3310-3318