热流固耦合建模过程

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1、万方数据第30卷增刊2岩±力学v01．30Supp．22009年12月Rock硼dSoilMech锄icsDec．2009文章稳号l1000一7598(2∞9)增刊2—0229一03热一流一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，热一流．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

2、问题的三场耦合模型十分困难，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；AdiIla；热流固；建模中圈分类号：T蛋；“5文献标识码。A】VIodeUingprocessofthermo—hydro-mechanicalcouplingDANGXu—g啪g，ZHUQing-jie，LIU矗mg，CHENGYu(collegeofcivilandArclli籼l勘删ngHebciPoly“埘lIlicuniv铘咄1抽gsh锄063

3、009，clli嘲Abstmct。11h锄lo_hydr0-mech锄icalbehavioIlrishi曲lynonlinear锄dcompI懿．nh嬲ex仃emelyimportamapplica廿蚰valueinc∞cenlingt11eset11reecollpling胁ctjonsr昭earchesinm彻yd鲫ains’such豁1量lepen．ol舢即gille翻n岛廿1egeomcmlalr豁ourc嚣developm明t’theuIlde瑁ro哪dnuclearw邪tcstoragese

4、c叫饥廿lemining即西ne碰ng，锄dso0n．Beca吣eofthedi胝ncesofⅡlerese种cho场ect，mefbrmsofme1HMcouplingmodelsexistdiffereIlces；itisdimcuhtobuildmodesofTHMthataccordwitllactlJalpmbl哪．11lis删cleisb髂ed彻tllereachesoftlleschol哪’models0fTHM，锄dtllemodeIliIlgpro∞sswimADINAared髂州bed

5、indetail．KeywordsItbl∞co叩lingfIl

6、1cti蚰s；ADⅢA；nle姗o-hydn0．mech柚icalcoupling；modelling1三场耦合理论模式介绍在三场耦合尤其是三场耦合机制的研究过程中，人们根据各自对三场耦合的认识提出了不同的三场耦合作用模式。1995年前有关三场耦合作用模式的研究在场与场之间的联系关系上主要是以速度等变量为桥梁，如HART、Jing提出的作用模式，其中Jing主要描述的核储存库三场耦合模式，后来作用模式发展为主体为物理现象，它们之间的相互联系

7、是以场作用或物理作用为桥梁的，如Guv锄asen、柴军瑞的作用模式，前者同样以核废料储库库围岩三场耦合作用研究为主，后者为一般模式。Jing等⋯描述了核废料贮库围岩裂隙岩体中的热一液．力耦合过程，如图1所示。Han掣21提出了如图2所示的三场耦合作用模式。柴军瑞【31从岩体渗流．应力．温度三者两两之间的相互关系出发，建立了如图3的作用模式。图中：口渗透水流对岩体固相的力学作用，一般应用有效应力原理来反映【4J；口’为应力引起裂隙岩体空隙率和渗透特性变化，目前有经验关系式(如Lours负指数关系式)和理论关

8、系式(包括各种概化情况下和各种概化模型下的理论关系式)两大类表示方法【5】；6为温度引起热应变(力)及与温度有关的岩体固相力学特性变化；6’为岩体固相力学变形引起热力学特性变化及岩体固相内部热耗散；c为水流的热对流及与岩体固相的热交换；c’为温度势梯度引起水份运动及与温度有关的水特性变化。2热流固耦合理论的提出三场耦合理论是由流一固两场耦合理论发展而来的，在流一固耦合理论中，有的假设温度场是恒定的，或收稿H期：2009．08．18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1=程方面

9、研究。E-mail：50812726@qq．锄万方数据230岩土力学2009年者是不考虑温度场的变化与流体流动、岩石变形间的耦合作用。但是，自然界中实际存在的流．固耦合系统的温度场一般都是变化的，尤其是大量存在着一些温度变化比较剧烈的流固耦合系统，比如地热利用系统、工程中的地下核废料储存处理系统、非等温煤层瓦斯渗流系统等，石油工业中的热力采油系统、高压注水采油系统等。对于这一类问题，若用流固耦合模型来模拟其中的渗流、变形、变温