一维对流-扩散试验各种边界条件及其统一形式解析解

摘要：

黏土系材料广泛应用于各种污染防治工程,扩散系数是其关键参数之一,实验室一般通过拟合一维土柱对流-扩散试验数据来确定土的扩散系数.探讨了常用的零浓度边界、零浓度梯度边界和半无限边界对应的试验条件,给出了各边界条件的统一形式,通过引入变换式和辅助问题,求解得到各边界条件下统一的有限厚度土层中对流-扩散-吸附解析解,分析了各解析解之间的差异和用于数据拟合产生的误差.结果表明,每一种底边界条件都与土柱试验底部的实际情况相对应,柯西边界可看作各种边界条件的统一形式;土柱未被击穿时各边界条件解析解无差别;土柱击穿后,越靠近土柱底面,各种边界条件解析解计算结果差异越大,底面处浓度值随柯西参数μ/λ的增大而减小,μ/λ越大,代表底边界处扩散在溶质迁移中所占比例越大,同时底部浓度梯度越大;算例中对底部为半无限边界的试验数据进行拟合,若采用零浓度边界和零浓度梯度边界,计算结果分别偏大15％和偏小9％,根据土柱底部的对流-扩散比例和浓度梯度具体情况选择相应边界条件下的解析解,是保证数据拟合正确性的基本要求.

关键词：对流-扩散、土柱试验、边界条件、统一形式解析解

所属期刊栏目：36

分类号：TU411(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目No.51178260,No.51478256;上海市教委科研创新项目No.14YZ005.

在线出版日期：2015-12-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：2759-2764