非均质多圈管冻结壁三场耦合数值模拟研究.pdf

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1、2014年第3期·79·第40卷总第179期SichuanBuildingMaterials2014年6月DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2014.03.033非均质多圈管冻结壁三场耦合数值模拟研究王新彪,白蓉,姚传勤(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:本文主要应用冻土耦合基本理论以及考虑冻场耦合作用下的形成特性。土的流变性和非均质性，采用ADINA非线性有限元软件，1冻结壁三场耦合数值模拟根据模型试验的条件建立数值计算模型并设立计算边界条件，分析了非均质冻结壁冻结温度场、水分场和冻结应力1.1计算模型的建立场的发展特性，结果表明:①各

2、圈管不同位置冻结主面温数值模拟可以说也是一种数值实验,利用数值模拟能度呈现不同的分布形式;②温度梯度是影响水分迁移的主够更全面地了解不同情况下,人工多圈管冻结温度场、水要因素;③冻土的冻结应力在冻结管处最大，在冻结管的分场和冻结应力场的发展特性。本文主要应用冻土耦合基两侧呈抛物线形状衰减趋势。本理论以及考虑冻土的流变性和非均质性,采用ADINA非关键词:多圈管冻结;数值模拟;温度场;应力场;线性有限元软件,根据模型试验的条件进行模拟计算,分水分场析实验的温度场、水分场和冻结应力场的形成过程,进行中图分类号:TD822文献标志码:A比较分析。且ADINA-T程序是一个与应力分析程序ADI_文章编

3、号:1672-4011(2014)03-0079-04NA相匹配的温度场分析程序,应用范围广,且能够针对热场、磁场、电场、耦合场以及渗流分析等多种类型的问题TheNumericalSimulationStudyontheThree进行线性和非线性的稳态和非稳态分析。为了解冻结壁的FiledCouplingofMulti-freezingWall形成过程,通过ADINA非线性有限元软件进行人工冻结温WANGXinbiao,BAIRong,YAOChuanqin度场、冻结压力场和水分场的数值模拟。根据所研究问题(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,Anh

4、uiUniversity的对称性取1/4圆柱体作为研究对象,建立数值计算的模ofScience﹠Technology,Huainan232001,China)型,如图1所示。Abstract：AccordingtothebasictheoryofcouplingeffectAxDandconsideringtherheologyandheterogeneityoffrozensoil,theIyNpaperwhichusedADINAnonlinearfiniteelementsoftwaretosetAupnumericalcalculationmodelandtheboundarycond

5、itionshasanalyzedthedevelopmentcharacteristicsoftemperaturefield、moisturefieldandfreezingstressfieldinNon-homogeneousfreezewall,theresultsshowthat：①Thefreezingtemperatureofmainplaneindifferentplaceofthecouplehasdifferentdistri_butionforms;②temperaturegradientisthemainfactorstoaf_fectmoisturemigratio

6、n;③thefreezingstressinthefrozenpipesisthebiggestandonbothsidesoffreezepipesthefreezingstress图1计算模型showattenuationtrendwithaparabolicshape.1.2边界条件Keywords：multi-coilpipesfreezing;numericalsimula_单元节点选用8个节点的实体单元,在分析水分场和tion;temperaturefield;pressurefield;moisturefield应力场时,它们的单元网格和温度场相同,则计算模型的0前言边界条件如表

7、1所示。表1三场耦合数值模拟的边界条件近年来,煤炭是我国重要的工业原材料和主要能源,上、下面对称面上外边界圆弧上其需求量迅猛增长,从而致使煤炭严重地供不应求。因此,边界类型(s面)(侧面)(s面)zr新的矿井扩建工程在逐步兴起。多年的大规模开采已经使当T=Tc当T＜Tc浅部煤层越来越稀少,而新的矿井基本上都选择在不稳定绝热边界绝热边界温度边界绝热边界温度边界的深厚冲积层上。目前,冻结法广泛应用于矿