裂隙岩体流热耦合影响下的传热特性与数值模拟

裂隙岩体传热的流热耦合分析是一篇2010年发表的论文，主要探讨了在裂隙岩体中，热传导与渗透流体之间的交互作用对温度场分布的影响。该研究采用了导热微分方程来描述裂隙岩体的温度分布，通过加权余量的Galerkin方法对岩体的热传导方程进行离散化处理，以便进行数值求解。论文的重点在于揭示了裂隙内水流速度对热交换效率和温度场稳定性的影响。 随着水流渗透速度的增加，热交换速率也随之提升，导致达到热平衡的时间缩短。然而，高速水流会导致交界面处温度等值线的不连续性，说明热交换并不均匀，可能存在局部过热或冷凝现象。相反，当水流速度降低时，热质迁移量减少，温度等值线趋于平滑，温度梯度降低，裂隙内温度等值线的尖锐性逐渐消失，整体上实现更有效的热交换。 研究者还指出，流体温度的变化会显著影响裂隙岩体温度场的梯度变化，这意味着流固耦合作用在控制这种复杂系统中的热传递方面起着关键作用。论文的作者们通过实验和数值模拟，如陈兴周等人的工作，将流体力学和传热学原理应用于水岩传热的研究，尤其是关注采动裂隙岩体中的水岩热交换，这对于理解地热资源开发、地下水资源管理以及核废料深埋等问题具有实际意义，同时也有助于预防煤矿灾害并指导工程实践。 这篇论文深入研究了裂隙岩体中流体流动与热传导的复杂关系，为岩体热力学行为的理解和工程应用提供了重要的理论依据和技术支持。