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基于COMSOLMultiphysics的承台大体积混凝土热-化耦合研究
1
作者 李东财 韩应祥 +2 位作者 和中庆 冯景阳 马志祥 《中文科技期刊数据库（全文版）工程技术》 2024年第3期0208-0212,共5页
通过COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件,我们研究了水泥、粉煤灰掺量、浇筑温度、环境温度和养护措施对大体积混凝土早期开裂的影响,并以某机场站前高架承台为例,进行了深入的研究。经过模拟,我们发现,如果没有进行适当的温度控制,... 通过COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件,我们研究了水泥、粉煤灰掺量、浇筑温度、环境温度和养护措施对大体积混凝土早期开裂的影响,并以某机场站前高架承台为例,进行了深入的研究。经过模拟,我们发现,如果没有进行适当的温度控制,大体积混凝土承台的中心温度可能会升高到85℃以上,导致后期的钙矾石反应延迟,从而出现裂缝。采用60天龄期作为大体积混凝土强度等级评判龄期,将粉煤灰掺量增大到35%,可有效降低混凝土水化热,芯部最高温度可降低到70℃,满足温升不大于50℃的要求。采用保温养护7天,双层黑胶木模板,顶部采用棉被保温的方式,可有效降低大体积混凝土内外温差,满足里表温差不大于25℃,降温速率不大于2.0℃/d的指标要求。 展开更多
关键词 大体积混凝土 热-化耦合 数值分析 混凝土养护
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基于热-流-化耦合作用的单井增强地热系统性能分析
2
作者 郭志鹏 卜宪标 +2 位作者 李华山 龚宇烈 王令宝 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期711-721,共11页
地热流体中的矿物溶解沉淀对地热资源开发具有重要影响。本文基于水-SiO_(2)反应速率控制方程,建立了单井增强地热系统(SEGS)热-流-化(THC)耦合数值模型,利用解析解验证了流动换热模型和溶质运移模型的准确性,模拟分析了储层温度、SiO_... 地热流体中的矿物溶解沉淀对地热资源开发具有重要影响。本文基于水-SiO_(2)反应速率控制方程,建立了单井增强地热系统(SEGS)热-流-化(THC)耦合数值模型,利用解析解验证了流动换热模型和溶质运移模型的准确性,模拟分析了储层温度、SiO_(2)浓度、反应速率和裂隙宽度之间的耦合关系。基于离散裂隙模型,分析了注入矿物浓度和注入流量对SEGS取热性能的影响。结果表明:①过饱和注入引起的矿物沉淀与欠饱和注入引起的矿物溶解均发生在远离注入段的一定距离处,裂隙宽度的改变呈带状分布,反应速率峰值随时间推移向外围移动;②由热-流(TH)与热-流-化(THC)耦合模型得出的注入压力和采出温度最大相差2.12MPa和4.66℃。欠饱和注入降低了注入压力,加快了采出温度的衰减,过饱和注入则与之相反;③注入流体中的SiO_(2)浓度每增加0.005mol/kg,30年平均注入压力增加0.5MPa,平均采出温度增加0.4℃。将注入流量从8kg/s提高至12kg/s,对于过饱和注入,系统运行30年后的注入压力提高7.2MPa,采出温度下降8.58℃;对于欠饱和注入,注入压力提高5.14MPa,采出温度下降10.43℃。 展开更多
关键词 地热能 热-流-化耦合 多孔介质 渗透率 矿物浓度
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饱和土体热-水-力-化全耦合一维溶质运移模型 被引量：9
3
作者 张志红 韩林 田改垒 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1178-1186,共9页
基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析... 基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析模型,采用COMSOL软件重点模拟了渗滤液环境温度对溶质运移行为的影响.数值结果表明,温度会显著影响溶质浓度随时空的分布,热扩散作用加速溶质运移进程,热渗透与热固结机制对溶质运移具有阻滞作用,模拟时间为50年时黏土垫层上下边界温差70 K比无温差工况溶质运移深度减缓87.6%.所建全耦合模型能够为填埋场防渗隔污屏障优化设计及服役性能评估提供理论参考. 展开更多
关键词 热-水-力-化耦合 黏土垫层 溶质运移 热渗透
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基于耦合水化模型的超高掺粉煤灰混凝土性能研究
4
作者 漆天奇 杨舒涵 《水利水电快报》 2024年第4期85-93,共9页
为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此... 为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此基础上,引入流固共轭传热方程模拟大坝浇筑及通水冷却过程,并比较了两种混凝土在大岗山高拱坝施工中的温控特性。结果表明:耦合模型可准确模拟混凝土在不同外部环境下的性能演化过程;采用超高掺粉煤灰混凝土可有效降低温控费用和人力成本。 展开更多
关键词 超高掺粉煤灰混凝土 热-化-力耦合水化模型 热力学性能 温控特性
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固体热-化-力耦合连续介质理论的研究现状与展望 被引量：3
5
作者 仲政 张晓龙 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2017年第4期593-618,共26页
考虑化学作用的固体多场耦合问题涉及开放系统中多组分物质的复杂动力学过程.这些过程不仅具有不同时空尺度下的多重热力学作用机制,还会引起材料性质的不断变化.深入认识热、化学、力学相互作用下物质与能量的传递和转化方式,合理描述... 考虑化学作用的固体多场耦合问题涉及开放系统中多组分物质的复杂动力学过程.这些过程不仅具有不同时空尺度下的多重热力学作用机制,还会引起材料性质的不断变化.深入认识热、化学、力学相互作用下物质与能量的传递和转化方式,合理描述化学反应与固体力学行为的相互影响并建立严密的耦合理论体系,不论是对新型智能材料的功能优化设计,还是对传统材料和结构在耦合场中的性能评估与预测都至关重要,也是当代固体力学发展的一个重要方向.本文针对各领域中广泛存在的固体传热、传质、化学反应和力学行为相互耦合的问题,按照传质-变形耦合问题、反应-变形耦合问题及热-化-力完全耦合问题几种主要类型,介绍了相关连续介质理论建模和求解等方面的研究进展,重点对耦合理论建模中常涉及的几类关键问题进行了深入分析和讨论,并对今后固体热-化-力耦合问题的研究进行了展望. 展开更多
关键词 热-化-力多场耦合 非平衡态热力学 本构方程 化学反应 传质 耗散
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地质系统THMC耦合随机模型研究 被引量：1
6
作者 孙培德 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第z1期520-525,共6页
热-水-力-化(THMC)耦合作用是岩石流体力学与环境地质中的重要理论课题.设计用实验方法研究温度场-渗流场-应力场-化学场四场耦合效应中热传导系数、渗透率及岩体变形参数的空间变异性表征方法,及块裂岩体的非确定性耦合控制方程,试图... 热-水-力-化(THMC)耦合作用是岩石流体力学与环境地质中的重要理论课题.设计用实验方法研究温度场-渗流场-应力场-化学场四场耦合效应中热传导系数、渗透率及岩体变形参数的空间变异性表征方法,及块裂岩体的非确定性耦合控制方程,试图建立热-水-力-化耦合作用的随机性数学模型及可视化数值模拟方法,为核废料地质处置安全性评价和地下水资源评价等提供科学的新方法. 展开更多
关键词 热-水-力-化耦合 实验研究 随机模型 参数分析 可视化模拟
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智能软材料热-电-化-力学耦合问题的研究进展 被引量：9
7
作者 杨庆生 魏巍 马连华 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期137-187,共51页
评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散为特征的热-电-化-力学耦合的基本理论和研究方法.详细介绍了具有代表性的国内外主要研究团体的研究进展... 评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散为特征的热-电-化-力学耦合的基本理论和研究方法.详细介绍了具有代表性的国内外主要研究团体的研究进展.阐述了基于热力学理论和哈密顿原理所建立的一般性热-电-化-力学多场耦合理论框架.作为典型特例,针对等温过程的化学-力学耦合的本构关系和控制方程,证明了化学-力学耦合理论架构的封闭性.建立了化学-力学耦合系统的有限元列式,得到了一维化学-力学耦合问题的解析解,并通过数值算例分析了水凝胶和关节软骨的多场耦合作用.最后,展望了智能软材料多场耦合问题的未来研究重点和发展趋势. 展开更多
关键词 智能软材料 热-电-化-力学耦合 化学-力学耦合 本构方程 哈密顿原理 有限元法
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多孔介质的热-电-化-力学耦合理论及应用 被引量：3
8
作者 杨庆生 秦庆华 马连华 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期587-602,共16页
本文针对自然界中不同种类的多孔介质,评述了包含化学效应的多场耦合力学问题的国外内研究现状.介绍了研究多场耦合问题的理论架构,并基于Biot唯象理论和热力学理论,建立了一般性的热-电-化-力学多场耦合理论,在此基础上,以化学-力学耦... 本文针对自然界中不同种类的多孔介质,评述了包含化学效应的多场耦合力学问题的国外内研究现状.介绍了研究多场耦合问题的理论架构,并基于Biot唯象理论和热力学理论,建立了一般性的热-电-化-力学多场耦合理论,在此基础上,以化学-力学耦合理论为特例,利用相应的控制方程和本构关系,给出了线性耦合系统的变分原理,并证明了化学-力学耦合理论架构的封闭性.基于所提出的化-力耦合模型,通过数值算例解释了多孔介质中的化学-力学耦合现象.最后对多孔介质,特别是对活体生物软组织中的多场耦合研究中存在的问题进行了讨论,并展望了本领域的未来发展趋势. 展开更多
关键词 多孔介质 热-电-化-力学耦合 本构方程 变分原理 有限元
原文传递
智能软材料热""电-化-力学耦合问题的研究进展
9
作者 杨庆生 魏巍 马连华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期650-650,共1页
智能软材料是指具有较低模量,在外场(如热、电、磁、化、光等)作用下能够产生较大力学响应的材料。本文评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散... 智能软材料是指具有较低模量,在外场(如热、电、磁、化、光等)作用下能够产生较大力学响应的材料。本文评述了聚合物胶体、水凝胶以及关节软骨等典型智能软材料的多场耦合力学问题的国内外研究现状,重点讨论了这类智能软材料以化学扩散为特征的热-电-化-力学耦合的基本理论和研宄方法。详细介绍了具有代表性的国内外主要研究团体的研究进展。阐述了基于热力学理论和哈密顿原理所建立的一般性热-电-化-力学多场耦合理论框架。针对等温过程的化学-力学耦合的本构关系和控制方程。 展开更多
关键词 智能软材料 热-电-化-力学耦合 化学-力学耦合 本构方程 哈密顿原理 有限元法
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