检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：地球科学 2014年第6期44卷 1572-1587页

作者：王爱文谢正辉 XiaoBing FENG 田向军秦佩华中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京信息科技大学理学院中国科学院大学地球科学学院 Department of Mathematics University of Tennessee Knoxville TN 37996 USA

土壤的冻结和融化是土壤内部的重要物理过程,其冻融界面位置的移动影响土壤水热特性以及陆面和大气之间的水分能量交换,从而对陆面水热过程产生重要影响.本研究将土壤冻结和融化问题归结为考虑水热耦合的多运动边界问题,利用局部自适应... 详细信息

土壤的冻结和融化是土壤内部的重要物理过程,其冻融界面位置的移动影响土壤水热特性以及陆面和大气之间的水分能量交换,从而对陆面水热过程产生重要影响.本研究将土壤冻结和融化问题归结为考虑水热耦合的多运动边界问题,利用局部自适应变网格法进行数值离散,发展了考虑冻结和融化界面位置的移动对水热过程影响的土壤水热耦合模型.该模型基于陆面模式分层结构的敏感性试验表明:它能同时连续地追踪多个冻融界面,克服了等温线法在同一土壤层不能同时模拟多个冻融界面的困难,比高分辨率情形下的计算效率提高数倍且计算稳定.利用站点观测对土壤冻融界面的位置、土壤温度和未冻水含量所进行的模拟验证,进一步表明了该模型的合理性以及应用于陆面过程模式的模拟潜力.

关键词：冻融界面水热耦合模型运动边界问题

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考虑土体非均质传热的河岸带水热耦合模型

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水科学进展 2022年第1期33卷 123-134页

作者：张文兵沈振中任杰徐力群周聪聪杨金孟河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 河海大学水利水电学院江苏南京210098 西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

为弥补当前河岸带水热交换模拟对土体非均质传热考虑不足的缺陷,在饱和-非饱和渗流及多孔介质传热理论基础上,引入土体有效导热系数模型,构建考虑土体非均质传热的河岸带水热耦合模型。结合COMSOL软件的特点,给出河岸带水热耦合模型的... 详细信息

为弥补当前河岸带水热交换模拟对土体非均质传热考虑不足的缺陷,在饱和-非饱和渗流及多孔介质传热理论基础上,引入土体有效导热系数模型,构建考虑土体非均质传热的河岸带水热耦合模型。结合COMSOL软件的特点,给出河岸带水热耦合模型的实现方法及求解流程,并通过河岸带温度和水位原型观测资料验证和对比分析不同有效导热系数模型下河岸带水热耦合模型的模拟效果。结果表明:与传统不考虑土体非均质传热方法相比,该模型能够较好地反映河岸带水热交换过程。此外,基于Johansen有效导热系数模型的河岸带水热耦合模型模拟效果表现最佳,模拟结果与前人试验结果一致。研究成果可为河岸带水热交换及污染物迁移过程的深入研究提供技术支撑。

关键词：河岸带水热耦合模型非均质传热有效导热系数模型

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非饱和土水热耦合模型中水分相变/迁移因素影响分析

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岩土工程学报 2022年第S1期44卷 40-45页

作者：曾照军唐朝生程青安妮施斌南京大学地球科学与工程学院江苏南京 210023 浙江大学建筑工程学院浙江杭州 310058

数值模拟是研究非饱和土中水热耦合问题的一个重要技术手段.但在使用数值工具分析非饱和土中水分和热量迁移过程中,现有研究通常忽略水-汽相变以简化计算.为研究水热耦合问题中简化计算的合理性,基于已有的水热迁移理论模型,并充分考虑... 详细信息

数值模拟是研究非饱和土中水热耦合问题的一个重要技术手段.但在使用数值工具分析非饱和土中水分和热量迁移过程中,现有研究通常忽略水-汽相变以简化计算.为研究水热耦合问题中简化计算的合理性,基于已有的水热迁移理论模型,并充分考虑了热传导、相变、温度梯度、水分梯度和重力势的耦合作用,采用FreeFem++有限元软件自主编制了水热耦合模型计算程序并求解,对非饱和土水热场的演化特征进行了研究.结合地下水位作用和表层蒸发/降雨入渗/干湿循环边界条件以更切合实际边坡工况,分析了蒸发潜热项、自重项、水汽运动和渗透系数等因子在水热耦合问题简化计算中的合理性及其耦合作用机制.研究结果表明:在上述边界条件下,蒸发潜热项考虑与否和相变系数取值大小会显著影响土体温度场的分布特征,影响程度随高度增加而逐渐减弱,但对水分迁移的影响并不显著;考虑自重时和渗透系数较大时两种情况下的表层土体水分迁移更快,稳定含水率更低.

关键词：非饱和土水热耦合模型大气-土体相互作用重力项水-汽相变

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大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合模型研究

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农业工程学报 2008年第1期24卷 13-17页

作者：李学军费良军李改琴西安理工大学水利水电学院杨凌职业技术学院杨凌712100

依据温度梯度理论,论述了大型U形混凝土衬砌渠道冻胀机理;运用原型观测成果,建立了大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合二维模型,采用混合型Richards方程对冻结过程中渠基非饱和土壤水分运移进行了模拟;并用冻结水分运移量、气温... 详细信息

依据温度梯度理论,论述了大型U形混凝土衬砌渠道冻胀机理;运用原型观测成果,建立了大型U形混凝土衬砌渠道季节性冻融水热耦合二维模型,采用混合型Richards方程对冻结过程中渠基非饱和土壤水分运移进行了模拟;并用冻结水分运移量、气温和冻深观测值分别建立了冻深、冻胀预测模型。经检验:模拟曲线和预测曲线与原型观测曲线基本吻合。该研究为大型U形混凝土衬砌渠道设计、推广应用提供了理论依据。

关键词：冻胀指数季节性冻融大型U形渠道水热耦合模型冻胀预测模型

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水热耦合模型的研究现状及其应用

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地下空间与工程学报 2010年第A2期6卷 1562-1564页

作者：温金梅周军侯丽丽重庆市质地矿产勘查开发局208水文地质工程地质队重庆400700 南京市地质矿产研究所南京210016

本文对水热耦合模型的研究现状进行分析,并通过该模型在一些领域中的应用成果的研究,提出了应进一步进行水热耦合模型中水热参数的机理性研究,探求更实用准确的试验方法,得到更有针对性的耦合模型,以便更好地应用到研究和生产领域中。

关键词：水热耦合模型参数水分温度

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积沙影响下伏冻土的水热耦合模型研究

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干旱区地理 2017年第3期40卷 523-532页

作者：蔡迪文张克存安志山郭紫晨中国科学院西北生态环境资源研究院沙漠与沙漠化重点实验室甘肃兰州730000 敦煌戈壁荒漠生态与环境研究站甘肃敦煌736200 中国科学院大学北京100049

青藏高原地区冻土正呈退化趋势,除气候变化、人为活动的影响外,沙漠化也被认为是冻土退化的原因之一,但仍存在较大争议。基于不饱和土渗流和热传导理论,结合CoLM和CoupModel模型,初步构建了积沙-冻土-水热概念模型和耦合模型。并在两模... 详细信息

青藏高原地区冻土正呈退化趋势,除气候变化、人为活动的影响外,沙漠化也被认为是冻土退化的原因之一,但仍存在较大争议。基于不饱和土渗流和热传导理论,结合CoLM和CoupModel模型,初步构建了积沙-冻土-水热概念模型和耦合模型。并在两模型的基础上,讨论了沙层反射率、积沙体热容量、积沙体厚度和沙的传热率等参数对下伏冻土的热影响过程。结果表明,沙层的反射率、地面发射率均高于天然地表,沙层接受的热量较天然地表偏少;积沙地表下的沙层和活动层能截留更多热量,使冻结层获得的热量相对减少;沙的导热性较差,导致积沙地表下地温变化出现延迟,从而延缓冻土退化;同时,积沙无论厚薄,都将起到延缓冻土退化的作用。因而,沙漠化对青藏高原冻土退化的影响可能较小,但全面揭示沙漠化对冻土的影响仍需深入研究。

关键词：青藏高原积沙冻土水热耦合模型

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双梯度驱动的非饱和冻土水热耦合模型

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水资源与水工程学报 2023年第2期34卷 202-207页

作者：吕清硕张志红戴福初北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

青藏高原冻土地区的地质灾害与冻土因冻融作用引起的水分重分布密切相关,其实质是复杂水热耦合作用的结果。已有的冻土水热耦合模型较多关注未冻水含量梯度驱动引起的水分迁移过程,而缺乏对温度梯度驱动效应的探讨。基于经典热传导方程... 详细信息

青藏高原冻土地区的地质灾害与冻土因冻融作用引起的水分重分布密切相关,其实质是复杂水热耦合作用的结果。已有的冻土水热耦合模型较多关注未冻水含量梯度驱动引起的水分迁移过程,而缺乏对温度梯度驱动效应的探讨。基于经典热传导方程和非饱和土体渗流理论,考虑未冻水含量梯度和温度梯度的共同作用,建立了双梯度联合驱动作用下的非饱和冻土水热耦合模型。在采用已有试验数据对模型有效性进行验证的基础上,分别对-5、-10和-15℃3种环境气温条件下土体的水热响应开展了数值模拟。结果表明:温度梯度在冻结过程中对于水分迁移的驱动作用不可忽略;冻结过程中由于冰水相变释放潜热造成冻结速率逐渐减慢;土中水分聚集的位置处于冻结初期形成的冻结锋面处,且外界气温越低,内外温差越大,则土体水分发生聚集的位置越深,水分迁移量相对也越大,冻结过程中土体水分随深度呈S型分布;-5、-10和-15℃环境温度下含水率极值分别位于0.30、0.55和0.70 m深度处,含水率增量分别为3.5%、4.6%和5.5%。

关键词：冻土水热耦合模型冻融效应温度梯度未冻水含量梯度

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基于正交试验法的河岸带水热耦合模型敏感参数识别

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水资源与水工程学报 2022年第2期33卷 136-143页

作者：李昱春张文兵任杰李舸航甘磊徐力群苏州市吴中区水务局江苏苏州215128 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306 河海大学水利水电学院江苏南京210098 西安理工大学水利水电学院陕西西安710048 上海市堤防泵闸建设运行中心上海200080

为了研究河岸带水热耦合模型参数对温度及侧向潜流交换速率有限元计算结果的影响,基于正交试验法,对影响河岸带温度T和侧向潜流交换速率|v_(x)|的水热耦合模型进行敏感参数识别。结果表明:孔隙率n对河岸带水热耦合模型温度输出结果的影... 详细信息

为了研究河岸带水热耦合模型参数对温度及侧向潜流交换速率有限元计算结果的影响,基于正交试验法,对影响河岸带温度T和侧向潜流交换速率|v_(x)|的水热耦合模型进行敏感参数识别。结果表明:孔隙率n对河岸带水热耦合模型温度输出结果的影响最大;对于侧向潜流交换速率,水力传导率k_(s)的影响最大,而其他参数的影响均较小。因此,在进行河岸带水热耦合模型参数反演或校正时,应将模型中的孔隙率和水力传导率作为重点参数,而敏感程度低的参数可通过工程类比的方法进行确定,这样既可以保证计算精度,又可以提高计算效率。

关键词：河岸带水热耦合模型正交试验法敏感参数识别

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自适应时间步长法在土体冻结水热耦合模型中的应用

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防灾减灾工程学报 2014年第4期34卷 510-516页

作者：毛卫南刘建坤北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

由于相变的存在,土体冻结过程中的温度传导与水分迁移是一个复杂的物理过程。为了更好地描述冻结过程中水分与温度的变化规律,通过对不饱和土体水分传导方程的研究,考虑冻结过程中的相变,建立了一维冻土水热耦合模型。给出了相应的差分... 详细信息

由于相变的存在,土体冻结过程中的温度传导与水分迁移是一个复杂的物理过程。为了更好地描述冻结过程中水分与温度的变化规律,通过对不饱和土体水分传导方程的研究,考虑冻结过程中的相变,建立了一维冻土水热耦合模型。给出了相应的差分与有限元程序,并对室内冻结实验进行了模拟。提出误差因子的概念,通过对程序计算中时间步长与计算用时、误差关系的分析,论证了进行时间步长优化的必要性。在两种不同数值方法的对比中,体现了有限元计算的稳定性。提出了调整后的自适应时间步长计算方法。计算结果表明,优化时间步的自适应步长法,在不影响模型计算准确度的前提下,可以大幅减少计算用时,提高计算效率。

关键词：冻土水热耦合模型时间步冻结实验模拟

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水热耦合模型的研究现状及其应用

水热耦合模型的研究现状及其应用

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中国土木工程学会隧道及地下工程分会地下空间专业委员会2010年会

作者：温金梅周军侯丽丽重庆市质地矿产勘查开发局208水文地质工程地质队重庆400700 南京市地质矿产研究所南京210016

本文对水热耦合模型的研究现状进行分析,并通过该模型在一些领域中的应用成果的研究,提出了应进一步进行水热耦合模型中水热参数的机理性研究,探求更实用准确的试验方法,得到更有针对性的耦合模型,以便更好地应用到研究和生产领域中.

关键词：水热耦合模型参数水分温度

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