柱坐标系下冻土侵蚀相变模型研究与数值求解
172 浏览量
更新于2024-09-04
收藏 1.91MB PDF 举报
"柱坐标系下冻土内部热流侵蚀相变问题的求解"
本文主要探讨的是在冻结工程中,如何解决冻土内部由于地下水热流侵蚀导致的相变问题。作者吴元昊和胡向东通过建立数学模型来模拟这一过程,特别关注了渗水孔隙在地下水热流侵蚀下的扩展。他们采用柱坐标系,并基于对流换热的第三类边界条件来构建相变传热模型。模型的建立是在一定的假设条件下进行的,包括对冻土和地下水的物理特性的简化。
为了求解这个偏微分方程,研究者采取了两种方法。首先,他们对原方程进行无量纲化处理,然后应用对数形式分布的热积分平衡方法(HBIM)进行求解。其次,他们基于变量代换,利用基于乘方定律格式的有限差分数值方法进行求解。对于侵蚀相变位置的计算,两种方法得出的结果具有高度一致性,最大偏差不超过1%,这表明模型的准确性和稳定性。
研究结果揭示了几个关键的影响因素:史蒂芬数(St)、毕渥数(Bi)和过冷系数(φ)。这些参数直接影响侵蚀相变界面随时间的变化规律。在所有参数不变的情况下,侵蚀相变位置随时间呈现近似线性变化。St和Bi每增加一倍,侵蚀相变速率也相应增加一倍,而φ增加一倍时,侵蚀速度仅减少约5%。这意味着降低冻土的平均温度可以减缓侵蚀相变速率,但效果有限;相比之下,降低水流温度或减慢水流速度是更有效的减缓侵蚀的方法。
该研究的实际应用价值在于,预测冻结工程中的灾变过程时,需要考虑土壤性质、地下水温度以及对流换热系数等因素的影响。通过本文提供的方法,可以更好地理解和预测冻土在地下水热流侵蚀下的动态变化,从而为工程设计和灾害防治提供科学依据。
此外,文件中还提到了其他与矿井安全和地质力学相关的研究,如地应力数据库、深部岩体力学、冲击危险评价、煤层开采中的应力与地表裂缝控制、无煤柱开采的应力场特征、应变率对岩石裂隙扩展的影响、废石-风砂胶结体的配合比与强度试验、微震信号降噪方法、构造应力区的地应力反演、巷道岩爆声发射信号研究、散煤注浆固结的宏细观规律、页岩超临界CO2压裂试验、煤体渗透率演化模型、类岩石材料的声发射特性、煤体非线性蠕变本构模型、砂层渗透注浆加固效果、以及综采工作面对大落差断层的深孔预裂爆破技术。这些研究覆盖了地质力学、采矿工程、岩石力学、信号处理等多个领域,反映了煤炭行业的广泛研究兴趣和技术进步。
2021-09-25 上传
2013-03-08 上传
2021-05-14 上传
2022-04-01 上传
434 浏览量
499 浏览量
点击了解资源详情
点击了解资源详情
weixin_38735804
- 粉丝: 5
- 资源: 966
最新资源
- 掌握压缩文件管理:2工作.zip文件使用指南
- 易语言动态版置入代码技术解析
- C语言编程实现电脑系统测试工具开发
- Wireshark 64位:全面网络协议分析器,支持Unix和Windows
- QtSingleApplication: 确保单一实例运行的高效库
- 深入了解Go语言的解析器组合器PARC
- Apycula包安装与使用指南
- AkerAutoSetup安装包使用指南
- Arduino Due实现VR耳机的设计与编程
- DependencySwizzler: Xamarin iOS 库实现故事板 UIViewControllers 依赖注入
- Apycula包发布说明与下载指南
- 创建可拖动交互式图表界面的ampersand-touch-charts
- CMake项目入门:创建简单的C++项目
- AksharaJaana-*.*.*.*安装包说明与下载
- Arduino天气时钟项目:源代码及DHT22库文件解析
- MediaPlayer_server:控制媒体播放器的高级服务器