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流固耦合条件下岩土体等效导热系数的计算与传热规律的研究

作　者: 路明
导　师: 张树光
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 岩土工程
关键词: 导热系数信息元反分析等效导热系数数值模拟
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

岩土体中由于存在孔隙、裂隙等结构，致使其物理性质复杂多变，导热能力与岩土体结构和构造之间存在关联，并且由于存在地下水的影响，岩土体的导热能力同样会受到流体性质的影响。研究流固热耦合条件下岩土体的等效导热系数，首先通过室内实验得到部分相关数据后，结合数值模拟的方法，对岩土体导热能力进行分析。选取影响岩土体导热能力的部分物理参数作为信息元，单独分析孔隙率、裂隙、裂隙水流速和流体粘性作为信息元对岩土体传热的作用效果，得出信息元对岩土体温度场的影响。反分析流固耦合条件下，信息元对岩土体导热系数的影响，拟合不同信息元和等效导热系数之间的关系，并对岩土体流固耦合条件下的传热机理进行初步讨论。最后列举了风流换热和冻结法支护两个算例，通过分别用孔隙率和流体粘性对等效导热系数进行修正，得出修正后等效导热系数对工程实践的影响效果。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-17
  1.1 选题意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 热传导问题的研究  12-13
    1.2.2 岩土体传热的影响因素  13
    1.2.3 流固热耦合的研究现状  13-14
  1.3 主要研究内容及方法  14-17
    1.3.1 主要研究内容  14-15
    1.3.2 主要研究方法  15
    1.3.3 预期成果  15-17
2 岩土体传热原理  17-25
  2.1 工程热力学的应用  17-19
    2.1.1 传热过程分类  17
    2.1.2 传热的表示形式  17-18
    2.1.3 稳态热传导  18-19
  2.2 热传导方程  19-22
    2.2.1 平板热传导方程  19-21
    2.2.2 非平板热传导方程  21-22
  2.3 岩土体中的对流传热  22-25
    2.3.1 流体对流传热  22-23
    2.3.2 对流热传导参数  23-25
3 岩土体导热系数室内试验  25-31
  3.1 主要实验设备  25-26
  3.2 主要实验内容  26-27
  3.3 等导热系数的物理意义  27-29
  3.4 导热系数的影响因素  29-31
4 等效导热系数反演信息元的选取与计算  31-53
  4.1 岩土体的孔隙率  31-36
    4.1.1 孔隙率对温度场分布的影响  32-33
    4.1.2 孔隙率与导热系数的关系  33-36
  4.2 岩体的裂隙  36-42
    4.2.1 岩体裂隙对温度场的影响  36-38
    4.2.2 岩体裂隙与导热系数  38-42
  4.3 裂隙中流体流速  42-48
    4.3.1 裂隙中流体流速对温度场的影响  43-46
    4.3.2 裂隙中流体流速与导热系数  46-48
  4.4 流体粘性  48-53
    4.4.1 流体粘性对温度场分布的影响  49-50
    4.4.2 流体粘性对导热系数的影响  50-53
5 等效导热系数反演在工程中的应用  53-73
  5.1 矿井巷道热害  53
  5.2 巷道风流换热算例  53-54
    5.2.1 工程地质概况  53-54
    5.2.2 巷道传热方程  54
  5.3 风流巷道换热仿真分析  54-56
  5.4 冻结法施工技术  56-57
  5.5 冻结法工程算例  57-63
    5.5.1 工程地质概况  57
    5.5.2 冻结壁的简化与计算  57-60
    5.5.3 冻结温度场  60-62
    5.5.4 冻结过程  62-63
  5.6 冻结法支护仿真分析  63-73
    5.6.1 建立模型  63-64
    5.6.2 初始模型求解与结果  64-67
    5.6.3 等效导热系数求解与结果  67-73
6 结论与展望  73-75
  6.1 结论  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-78
作者简历  78-80
学位论文数据集  80-81

流固耦合条件下岩土体等效导热系数的计算与传热规律的研究

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