【摘要】：視凍土為均勻各向同性的多孔介質(zhì),確定了不同凍結(jié)狀況下的土壤熱參數(shù)。根據(jù)熱傳導(dǎo)方程,建立了土壤凍結(jié)過程的二維變系數(shù)數(shù)學(xué)模型,通過全隱式差分方法,并采用交替方向差分格式,得到了隨時(shí)間和空間變化的溫度分布場(chǎng)的求解方法。利用土柱凍結(jié)解析解驗(yàn)證了數(shù)值模型。以整體式小型U形渠道為對(duì)象,研究了不同位置及深度的基土溫度分布狀況,并與野外觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,基于多孔介質(zhì)理論確定土壤熱參數(shù)可以簡(jiǎn)化非線性方程的求解,全隱式交替差分格式對(duì)于小型渠道基土求解溫度場(chǎng)比較適用;由于渠道區(qū)域形狀的不規(guī)則及其二維邊界,導(dǎo)致地下水位、熱流對(duì)渠道不同部位的溫度分布具有不同的作用,陰坡溫度普遍低于渠底,已凍區(qū)逐漸擴(kuò)大,溫度分布較均勻,正凍區(qū)渠道基土溫度呈非均勻分布狀態(tài)。
[Abstract]:Considering frozen soil as homogeneous isotropic porous medium, soil thermal parameters under different freezing conditions were determined. Based on the heat conduction equation, a two-dimensional mathematical model of soil freezing process with variable coefficients is established. By using the fully implicit difference method and the alternating direction difference scheme, the method for solving the temperature distribution field with time and space variation is obtained. The numerical model is verified by the analytical solution of soil column freezing. Taking integral small U-shaped channel as an object, the temperature distribution of foundation soil at different locations and depths is studied and compared with the field observation results. The results show that the calculation of soil thermal parameters based on porous media theory can simplify the solution of nonlinear equations, and the fully implicit alternating difference scheme is suitable for solving the temperature field of small channel foundation soil. Because of the irregular shape of the channel area and its two-dimensional boundary, the underground water level and heat flux have different effects on the temperature distribution in different parts of the channel. The temperature of the overcast slope is generally lower than the bottom of the canal, the frozen area is gradually enlarged, and the temperature distribution is more uniform. The temperature distribution of channel foundation in normal freezing area is non-uniform.
【作者單位】： 寧夏大學(xué);
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51269023)
【分類號(hào)】：TV223;TV672

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本文編號(hào)：2445686