基于SPH-FDM耦合算法的非饱和岩土介质中瞬态导热问题数值模拟

摘要：

光滑粒子法是近些年来发展起来的一种新的数值计算方法,已经成功应用到多种工程和物理问题的求解中.为修正光滑粒子法计算域边界附近粒子近似缺陷及弥补边界条件处理方法的不足,将有限差分法耦合到光滑粒子法中,使所求解问题在整个计算域上的函数近似精度达到二阶,从而提高计算的求解精度;然后基于有限差分算法处理边界条件的思想来处理定解问题中的第二、第三类边界条件,使复杂边值问题的计算可以归于第一类边值问题的框架下求解.采用光滑粒子-有限差分耦合算法计算了各类不同边界条件下的导热问题,通过和解析解的对比表明,相比传统光滑粒子法,耦合算法能够直接施加各类边界条件,计算结果精度高,求解过程可靠有效.最后模拟了非饱和岩土介质内的热能传输问题,得到了岩土介质中随时间变化的温度演化特点,并分析了隔热层对导热过程的影响以及隔热层导热性质不同情况下的温度分布特征.

关键词：光滑粒子法、耦合算法、边界修正、非饱和岩土介质、热能传导

所属期刊栏目：23

分类号：TU411(土力学、地基基础工程)

资助基金：高等学校博士学科点专项科研基金博导类;中央高校基本科研业务费专项;国家自然科学基金

在线出版日期：2015-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：952-965