土壤冻结水热耦合有限容积模拟研究

摘要：

针对土壤一维冻结水热耦合模型的数值模拟,指出现有计算存在收敛性差、引入不必要条件等问题,基于有限容积法,建立了一种全隐计算格式.详细介绍了时间步长选择、特殊节点离散等问题,模拟了石英粉及张掖壤土试样的冻结过程,温度场及水分场的计算值与实验值基本吻合.研究表明:已冻土区水分迁移弱,水分重分布主要发生于未冻土区至冻结锋面,且冻结锋面推进速度对水分迁移影响较大,较显著的水分积累出现在冻结锋面推进缓慢时;试样的导湿能力差异导致对计算参数冰阻抗因子敏感程度不同,石英粉试样导湿能力强,对阻抗因子敏感.忽略水流条件下,水热耦合模型简化后,得到了温度场的等效热容模型,该模型更符合土壤介质的特点,适用于计算低含水率土壤的冻结温度场,而当土壤含水率高,水分流动剧烈时,还应考虑水分迁移对温度场的影响.

关键词：冻土、水热耦合、有限容积法、温度场、等效热容

所属期刊栏目：32

分类号：TU445(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金重点项目50534040;国家自然科学基金40471021;国家科技计划重点项目2006BAB16B01

在线出版日期：2010-05-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：440-446