热-流-固耦合建模过程

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1、第30卷增刊2岩土力学Vol.30Supp.22009年12月RockandSoilMechanicsDec.2009文章编号：1000－7598(2009)增刊2－0229－03热-流-固耦合建模过程党旭光，朱庆杰，刘峰，程雨(河北理工大学建筑工程学院，河北唐山063009)摘要：热-流-固耦合作用是存在高度非线性的复杂耦合作用。有关这三场的耦合作用研究在地石油工程、热资源开发、地下核废料存储安全、采矿工程等很多领域有着非常重要的应用价值。由于研究对象的不同，热流固耦合模型的形式存在差异，建立符合实际问题的三场耦合

2、模型十分困难，文中在国内外学者对三场耦合模型理论研究的进展状况的基础上，通过一个例子，介绍了用adina建立模型的过程。关键词：三场耦合；Adina；热流固；建模中图分类号：TB115文献标识码：AModellingprocessofthermo-hydro-mechanicalcouplingDANGXu-guang,ZHUQing-jie,LIUfeng,CHENGYu(CollegeofCivilandArchitecturalEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tang

3、shan063009,China)Abstract：Thermo-hydro-mechanicalbehaviourishighlynonlinearandcomplex.Ithasextremelyimportantapplicationvalueinconcerningthesethreecouplingfunctionsresearchesinmanydomains,suchasthepetroleumengineering,thegeothermalresourcesdevelopment,theunderg

4、roundnuclearwastestoragesecurity,theminingengineering,andsoon.Becauseofthedifferencesoftheresearchobject,theformsoftheTHMcouplingmodelsexistdifferences;itisdifficulttobuildmodesofTHMthataccordwithactualproblem.Thisarticleisbasedonthereachesofthescholars’modelso

5、fTHM,andthemodellingprocesswithADINAaredescribedindetail.Keywords：threecouplingfunctions;ADINA;thermo-hydro-mechanicalcoupling;modelling渗流-应力-温度三者两两之间的相互关系出发，建1三场耦合理论模式介绍立了如图3的作用模式。图中：a渗透水流对岩体在三场耦合尤其是三场耦合机制的研究过程固相的力学作用，一般应用有效应力原理来反映[4]；中，人们根据各自对三场耦合的认识提出了不同的a′为

6、应力引起裂隙岩体空隙率和渗透特性变化，目三场耦合作用模式。1995年前有关三场耦合作用模前有经验关系式（如Lours负指数关系式）和理论式的研究在场与场之间的联系关系上主要是以速度关系式(包括各种概化情况下和各种概化模型下的等变量为桥梁，如HART、Jing提出的作用模式，理论关系式)两大类表示方法[5]；b为温度引起热应其中Jing主要描述的核储存库三场耦合模式，后来变(力)及与温度有关的岩体固相力学特性变化；b′作用模式发展为主体为物理现象，它们之间的相互为岩体固相力学变形引起热力学特性变化及岩体固联系是以场作用

7、或物理作用为桥梁的，如相内部热耗散；c为水流的热对流及与岩体固相的Guvanasen、柴军瑞的作用模式，前者同样以核废料热交换；c′为温度势梯度引起水份运动及与温度有储库库围岩三场耦合作用研究为主，后者为一般模关的水特性变化。式。[1]2热流固耦合理论的提出Jing等描述了核废料贮库围岩裂隙岩体中的[2]热-液-力耦合过程，如图1所示。Hart等提出了三场耦合理论是由流-固两场耦合理论发展而来的，[3]如图2所示的三场耦合作用模式。柴军瑞从岩体在流-固耦合理论中，有的假设温度场是恒定的，或收稿日期：2009-08-1

8、8第一作者简介：党旭光，男，1984年生，硕士研究生，从事防岩及防护工程方面研究。E-mail:50812726@qq.com230岩土力学2009年者是不考虑温度场的变化与流体流动、岩石变形间渗流、应力、温度三场同时存在时的基本问题。热-的耦合作用。但是，自然界中实际存在的流-固耦合流-固耦合问题不仅仅是在流固耦合问题上附加一系统的温度场一般