水泥基材料渗透溶蚀有限元模拟方法

作     者：贾攀 佘成学 JIA Pan;SHE Cheng-xue

作者机构：武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072 

出 版 物：《长江科学院院报》 (Journal of Changjiang River Scientific Research Institute)

年 卷 期：2019年第36卷第5期

页      面：108-115页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 081503[工学-水工结构工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：水泥基材料 渗透溶蚀 有限元模拟 钙离子迁移 水动力弥散 

摘      要：渗透溶蚀现象在国内外水利工程中大量存在,但对其研究的手段迄今为止还比较单一,为此,探讨采用有限元计算方法研究水泥基材料的渗透溶蚀现象。首先,基于离子在水泥基材料中的水动力弥散与对流作用机理,根据离子质量守恒定律、Fick第二定律、多孔介质渗流数学模型及达西定律建立三维渗透溶蚀过程中钙离子迁移数学模型;然后,结合钙离子迁移数学模型、固液平衡关系、孔隙率演化模型及扩散系数演化模型建立渗透溶蚀数学模型,并给出该模型的有限元计算方法;最后,通过对高水力梯度下的渗透溶蚀试验开展数值模拟,检验渗透溶蚀模型的正确性。计算结果与试验数据基本吻合,表明该方法能够用于模拟水泥基材料的渗透溶蚀过程。所做的研究工作为下一步水利工程中的渗透溶蚀模拟研究奠定了基础,对水利工程的结构安全性研究具有重要意义。