浅谈利用多孔介质局部非热平衡理论研究透壁式通风管路基的温度特性

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1、分类号UDC密级编号中国科学院研究生院博士学位论文》783403型旦玺至b企厦旦型韭垫王堑堡途盟究透壁基垣匝笪堕基煎遏廑挂丝指导教师蔓丝涸盟宜虽生国王型医瞳±士国登堂暄武达蚩±左堂盟塑压申请学位级别墟±学科专业名称蚩±王捏论文提交日期呈QQ曼生鱼旦论文答辩闩期2QQ§生鱼旦培养单位中国科学院武汉岩土力堂婴宜逝学位授予单位生国登堂!瘟婴窥生瞳答辩委员会主席摘要透壁式通j)(L管路基是一种令新的冷区工程措旋。本文主要研究了透壁式通jxL管路基的非线性温度特性，主要内容如下：1．本文介绍透壁式通风路基的降温机理：利用苛减高原年平均气温为负值、大气气温‘般比地表温度

2、低三度以上、以及风力资源较丰富的特点，通过空气在路基介质巾流动带走堤身热量而达到主动降低路基下地温目的。与传统的通j)‘l路基有着本质区别。2．提出了透壁式通风路基的理论模型：利用Brinkman模型处理纯流体空气区域与多孔介质区域的耦合流动；在局部非热平衡理论的基础_卜-把多孔介质骨架和流体分别看成两种不同的连续介质，在任意点和其相应的特征体积单元REV内分别定义两个平均温度，即崮相平均温度T。和流体相半均温度7啊它们分别表征了同⋯特征单元每相的热状态，把多孔结构内的传热视为两相之问的传热：利用序贯耦合交错求解的方法求解流固耦合的“双能量方程”。：{．利用

3、Heaviside函数的阶梯性及(；auss[an函数的突变性模拟了冻土相变过程能量的突变，提高了数值求解收敛的速度和稳定性。4．在两种气候条件下对透壁式通风路基、普通通ixL路基及普通非通胍路基进行了对比模拟研究，得}}j透壁通风路基与普通通肛l路基是积极t动调控地温的冷区工程措施，其中透肇式通』x【路基的降温效果更好：非通风普通路基是一种消极保护多年冻土的工程，日．路基F冻土有退化现象。5．在透壁式通Jxl路基模型的基础上提出了片石气冷路基的控制模型，并进行了数值模拟分析，得出片石气冷路基能提高冻土上限，达到保护冻土的作用。关键词：冻卜透壁式通风管片石路

4、基多孔介质对流换热grinkman模型温度特性序贯耦合AbstractJiangWujun(GeotechnicalEngineerin酌DirectedbyAcademicianGeXiurunTheventilatedembankmentwithporousventilatedtubesinsidejSabran-newengineeringmeasure，whosenonHneartemperaturecharacteristicwasstudiedinthispaper．1．Refrigerationmechanismofventilatedemba

5、nkmentwithporoustubesinsidewaspresented．whichiSthatairCOOlembankmentbyheatconvectioninsideembankmentmediumunderconditionsoflowtemperatureandwindyweather,andisdifferentfromcommonventilatedembankmentinnature．2．Thetheorymodelofvenmatedembankmentwithporoustubesinsidewaspresented．Coupli

6、ngproblembetweenfluidandsolidWassolvedbyBrinkmanmodelintheregionofporousmedia；Hu沮andporousmediumwerelookedastwokindsofdifferentcontinuousmedia．andonthebasisoflocalnon-thermaIequih'briumtheoryaveragetemperatureofsofidphaseandgasphasewasdefinedinREvIHeattransferinporousmediumwaslooke

7、dastheexchangeofheatbetweensolidphaseandgasphase；Doubleenergyequationsweresolvedbymeansofsequentialcoupling．3．ThephasechangephenomenaoffrozensoilweresimulatedbasedonCharacteristicsofHeavisidestaimsefunctionandGaussianjumpfunction，andconvergenceandstabilitywereimproved．4．Thetemperat

8、urecharacteristicsoftheven