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增强型地热系统热流固耦合模型及数值模拟 被引量:34
1
作者 孙致学 徐轶 +4 位作者 吕抒桓 徐杨 孙强 蔡明玉 姚军 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期109-117,共9页
增强型地热系统(EGS)利用水力压裂地下高温岩体形成人工热储,通过载热流体循环提取干热岩(HDR)所存储的地热能,其开采过程包含渗流、热能交换及岩体介质变形,为典型的热流固(THM)耦合问题。将裂隙岩体视作基于离散裂隙网络和基质岩体的... 增强型地热系统(EGS)利用水力压裂地下高温岩体形成人工热储,通过载热流体循环提取干热岩(HDR)所存储的地热能,其开采过程包含渗流、热能交换及岩体介质变形,为典型的热流固(THM)耦合问题。将裂隙岩体视作基于离散裂隙网络和基质岩体的双重介质,给出THM耦合的数学模型,基于商业有限元软件COMSOL Mutilphysics进行二次开发,实现裂隙岩体温度场、渗流场和应力场的全耦合求解。利用一个已知解析解的算例验证耦合模型和全耦合求解方法的正确性。最后利用随机生成的二维裂隙网络模型模拟EGS的运行过程,分析干热岩储层内渗流、温度、应力及变形的分布规律。计算结果表明,储层内的贯通裂隙构成主要导水区,水的对流传热作用明显;高压水注入和温度变化导致岩体裂隙发生位移,改变储层的传输特性,进而影响地热能的提取;考虑THM耦合作用对于研究增强型地热系统的的利用效率和运行规律非常有必要。 展开更多
关键词 干热岩 增强型地热系统 裂隙岩体 热流固耦合 数值模拟
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高放废物地质处置库中非饱和缓冲层的热-水-力耦合数值模拟 被引量:14
2
作者 蔡国庆 赵成刚 田辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期1-8,共8页
作为高放废物地质处置库中的缓冲/回填材料,膨润土在核废料放出的热量和周围天然岩体中地下水共同作用下,其热-水-力耦合作用效果对处置库的稳定性、安全性有着极为重要的影响。以非饱和土多场耦合理论为基础,基于ABAQUS有限元分析平台... 作为高放废物地质处置库中的缓冲/回填材料,膨润土在核废料放出的热量和周围天然岩体中地下水共同作用下,其热-水-力耦合作用效果对处置库的稳定性、安全性有着极为重要的影响。以非饱和土多场耦合理论为基础,基于ABAQUS有限元分析平台,建立二维轴对称模型,对高放废物地质处置库中膨润土缓冲层的热-水-力耦合过程开展了有限元模拟,给出了处置库近场缓冲层中不同位置的温度、饱和度、竖向应力及位移、孔隙水压力及吸力的分布及变化规律,并重点分析了温度场的影响,通过与已有研究成果的对比,证实了所计算结果的合理性。 展开更多
关键词 高放废物地质处置 膨润土 热-水-力耦合 数值模拟
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核废料处置库近场热-水-力耦合性状 被引量:12
3
作者 秦爱芳 赵小龙 王海堂 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第5期1201-1207,共7页
采用高放射性核废料处置库模型试验,以核废料处置库近场的膨润土及岩石为研究对象,建立轴对称模型,选用适当的热、水、力本构方程,运用有限元软件code-bright对核废料处置库关闭后处置库近场的温度场、渗流场、应力场进行考虑TH,HM,TM... 采用高放射性核废料处置库模型试验,以核废料处置库近场的膨润土及岩石为研究对象,建立轴对称模型,选用适当的热、水、力本构方程,运用有限元软件code-bright对核废料处置库关闭后处置库近场的温度场、渗流场、应力场进行考虑TH,HM,TM部分耦合与THM完全耦合的数值模拟分析。得到处置库关闭后近场膨润土及岩石内温度、液体饱和度、应力的变化规律及不同耦合对这些性状影响的敏感度。结果可为核废料处置库的规划、设计以及数值分析时耦合类型的选择提供参考。 展开更多
关键词 有限元软件code—bright 核废料处置库 热-水-力耦合 数值模拟
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考虑溶质浓度影响的热-水-应力-迁移耦合模型及数值模拟 被引量:11
4
作者 张玉军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期212-218,224,共8页
高放射性核废料地质处置库围岩中地下水的密度因溶质浓度不同而发生变化,这将影响到饱和-非饱和孔隙介质中近场和远场的热-水-应力耦合过程,同时温度场、应力场也要对地下水中的核素及矿物质迁移产生作用。考虑这两个因素,建立和引入了... 高放射性核废料地质处置库围岩中地下水的密度因溶质浓度不同而发生变化,这将影响到饱和-非饱和孔隙介质中近场和远场的热-水-应力耦合过程,同时温度场、应力场也要对地下水中的核素及矿物质迁移产生作用。考虑这两个因素,建立和引入了相关的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和渗透迁移方程,并研制出了对应分析孔隙介质中热-水-应力-迁移耦合问题的二维有限元程序。通过对一个假定的核废料地下处置库在核素泄漏后多场耦合过程的数值计算,考察了近场围岩中的温度、应力、孔隙水压力、核素浓度的分布及随时间的变化。结果初步显示了所建模型及程序可模拟热-水-应力-迁移耦合现象,因而具有一定的实用性。 展开更多
关键词 岩土力学 核废料 地质处置 溶质浓度 热-水-应力-迁移耦合 数值模拟
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南通饱和粉砂地层地铁联络通道冻结法的水-热-力耦合研究 被引量:2
5
作者 王长虹 张海东 +2 位作者 董济涵 李飞 何红员 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第6期948-958,共11页
为研究滨海饱和粉砂地层中冻结法联络通道在渗流-盐分共同作用下的冻结效应,以南通地铁1号线永兴大道站—深南路站区间4#联络通道为工程背景,提出渗流-盐分共同作用下的水-热-力三维多场耦合分析方法。首先,根据工程概况,开展现场监测工... 为研究滨海饱和粉砂地层中冻结法联络通道在渗流-盐分共同作用下的冻结效应,以南通地铁1号线永兴大道站—深南路站区间4#联络通道为工程背景,提出渗流-盐分共同作用下的水-热-力三维多场耦合分析方法。首先,根据工程概况,开展现场监测工作,分析监测结果;其次,建立三维数值分析模型;最后,采用多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics,模拟饱和粉砂土体的冻结过程。结果表明:1)数值模拟结果与现场监测数据吻合度较高,建立的数值计算模型可靠;2)渗流和盐分的共同作用会延迟人工冻结时长,最大延缓时间为7.36 d;3)水头差导致冻结壁呈现非对称状,上游冻结温度下降过缓,形成的冻结壁较薄,下游冻结壁较厚;4)土中盐分仅减缓了人工冻结降温速率。 展开更多
关键词 地铁联络通道 冻结法 饱和粉砂地层 水-热-力多场耦合 数值模拟
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天然气水合物注热分解诱发储层变形破坏的正交数值模拟研究
6
作者 翟诚 吴迪 秦冬冬 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期112-119,共8页
针对天然气水合物热分解而引起的储层失稳破坏机理及影响因素不明确的问题,考虑因水合物热分解引起的地层传热、孔隙流体渗流和固体骨架的变形破坏,建立了水合物沉积层的热-流-固耦合模型及其作用下储层固体骨架的弹塑性本构模型。基于A... 针对天然气水合物热分解而引起的储层失稳破坏机理及影响因素不明确的问题,考虑因水合物热分解引起的地层传热、孔隙流体渗流和固体骨架的变形破坏,建立了水合物沉积层的热-流-固耦合模型及其作用下储层固体骨架的弹塑性本构模型。基于ABAQUS软件的USDFLD子程序进行二次开发,开展正交实验数值模拟,分析注热温度差、水合物沉积层的绝对渗透率和有效主应力差对水合物沉积层近井储层变形破坏影响的敏感性及影响机理。结果表明:对近井储层变形破坏影响的敏感程度由大到小依次为有效主应力差、绝对渗透率、注热温度差;水合物热分解引起的近井储层力学性质劣化和有效应力下降是导致其发生变形破坏的主要原因;有效主应力差越大,等效塑性应变最大值越大,并且受水平地应力非均匀性的影响,近井储层变形破坏最严重的位置始终位于井眼最小水平地应力方向上。该研究成果可为热激法开采天然气水合物或含水合物地层的钻井作业提供借鉴。 展开更多
关键词 天然气水合物 注热分解 热-流-固耦合模型 弹塑性本构模型 正交数值模拟 等效塑性应变最大值
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基于热-水-力数值模拟的饱和正常固结黏土热压缩现象
7
作者 张锋 熊勇林 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-7,F0002,共8页
既有饱和正常固结土体加热试验研究表明,温度升高时,土体的体积变化表现为体积收缩,这与热胀冷缩基本通识相违背。针对这一问题,通过热-水-力(THM)完全耦合有限元程序对饱和正常固结黏土的加热试验进行了数值模拟。结果表明,由于黏土的... 既有饱和正常固结土体加热试验研究表明,温度升高时,土体的体积变化表现为体积收缩,这与热胀冷缩基本通识相违背。针对这一问题,通过热-水-力(THM)完全耦合有限元程序对饱和正常固结黏土的加热试验进行了数值模拟。结果表明,由于黏土的热传导系数及渗透系数都比较低,在升温过程中,试样内部会形成温度差,进而产生超孔隙水压,随着超孔隙水压的消散,最终使土体表现为热压缩现象。当增大土体的渗透系数时,土体内部不产生超孔隙水压,这时土体表现为热膨胀。因此,饱和正常固结土体升温引起的热压缩现象并非土体基本力学特性,而是一个边界值问题。 展开更多
关键词 加热试验 热-水-力数值分析 正常固结黏土 热弹黏塑性本构模型
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核废物地质处置模型试验近场热-水-应力耦合数值模拟 被引量:3
8
作者 张玉军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2489-2494,共6页
笔者描述了所建立的饱和—非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程。针对国际合作项目DECOVALEX II中Task-2的核废物地质处置轴对称模型试验及计算参数,使用所研制的有限元程序进行了热-水-应力耦合过程模拟。对缓冲层及岩体中若干... 笔者描述了所建立的饱和—非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程。针对国际合作项目DECOVALEX II中Task-2的核废物地质处置轴对称模型试验及计算参数,使用所研制的有限元程序进行了热-水-应力耦合过程模拟。对缓冲层及岩体中若干部位的温度、含水量及接触应力的分布、变化进行了分析,并将其与量测值和使用THAMES程序的计算结果作了比较,看到了三者的异、同之处,并指出了可能的影响原因。通过与量测值和THAMES程序的计算结果的对比,显示了笔者所研制的有限元程序在热-水-应力耦合数值分析中是可靠和实用的。 展开更多
关键词 岩土力学 核废物 地质处置 Task-2模型试验 热-水-应力耦合 数值模拟
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基于热-水-力耦合的电渗排水试验数值模拟 被引量:4
9
作者 王柳江 刘斯宏 +1 位作者 陈守开 周斌 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期889-896,共8页
基于多孔介质理论和热力学理论,考虑电渗产生的温度对土体变形及排水性质的影响,建立热-水-力耦合作用下的电渗排水多场耦合数学模型,并利用Fortran语言编制计算程序。在此基础上开展电渗排水现场试验的数值模拟,并与现场监测结果进行... 基于多孔介质理论和热力学理论,考虑电渗产生的温度对土体变形及排水性质的影响,建立热-水-力耦合作用下的电渗排水多场耦合数学模型,并利用Fortran语言编制计算程序。在此基础上开展电渗排水现场试验的数值模拟,并与现场监测结果进行对比。研究结果表明:建立的模型可较好地模拟电渗过程中的温度场、渗流场及应力场变化和分布规律。土体温度随能耗增大而升高,尤其对于电极附近土体;阳极周围土体孔隙水压力减小,而阴极周围土体孔隙水压力增大,且考虑温度作用下的电渗流量随电渗的持续而增加;地基沉降由土体温度上升引起。 展开更多
关键词 电渗 热-水-力耦合 排水 数值模拟 软土
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Reasonable start time of carbon dioxide injection in enhanced coalbed methane recovery involving thermal-hydraulic-mechanical couplings
10
作者 Chaojun FAN Lei YANG +3 位作者 Bin XIAO Lijun ZHOU Haiou WEN Hao SUN 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2023年第3期832-843,共12页
Injection of gas (CO_(2)) into coal seams is an effective method to benefit from both CO_(2) geological storage and coalbed methane recovery. Based on the dual pore structure of coal mass, and the Weibull distribution... Injection of gas (CO_(2)) into coal seams is an effective method to benefit from both CO_(2) geological storage and coalbed methane recovery. Based on the dual pore structure of coal mass, and the Weibull distribution of fracture permeability, a menmal-hydraulic-mechanical (THM) coupling mathematical model is proposed involving the non-isothermal adsorption of binary gases, dynamic gas diffusion between matrix and fractures, multiphase seepage, coal deformation, heat conduction and heat convection. This mathematical model is applied to study the process of CO_(2)-enhanced coalbed methane recovery (CO_(2)-ECBM). Results show that the CH4 content of CO_(2)-ECBM in coal seam decreases significantly when compared with that of regular drainage, and decreases rapidly in the early stage but slowly in the later stage. Coal seam permeability evolution is triggered by changes in gas adsorption/desorption, temperature and effective stress. For regular drainage, the early permeability shows a decreasing trend dominated by the increase of effective stress, while the later permeability shows an increasing trend dominated by the CH4 desorption caused shrinkage of coal matrix. For CO_(2)-ECBM, the permeability in coal seam generally shows a downward trend due to both matrix swelling induced by gas adsorption and thermal expansion, particularly near injection well. There appears an increased and delayed peak production rate of CH4. The CH4 production rate of CO_(2)-ECBM is always higher than that of regular drainage. The CH4 cumulative production and CO_(2) cumulative storage linearly increase with time, and the CH4 cumulative production of CO_(2)-ECBM increased by 39.2% in the duration of 5000 d compared with regular drainage. Reasonable CO_(2) injection starting time can overcome the issue of early CO_(2) breakthrough and ineffective increase of CH4 production. In the studied case, the optimal injection starting time is 2500 d. Compared with the simultaneous CH4 extraction and CO_(2) injection, the CH4 cumulative production of 展开更多
关键词 CO_(2)sequestration coalbed methane reasonable injection start time thermo-hydro-mechanical coupling model numerical simulation
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压力溶解对颗粒聚集岩体中热-水-应力耦合影响的数值模拟 被引量:3
11
作者 张玉军 杨朝帅 徐刚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1461-1469,共9页
在自主研制的孔隙介质热-水-应力耦合有限元程序中引入Taron等提出的颗粒聚集体的压力溶解模型,针对一个假设的实验室尺度且位于非饱和石英颗粒聚集岩体中的高放废物地质处置模型,拟定两种计算工况:(1)孔隙率和渗透系数是压力溶解... 在自主研制的孔隙介质热-水-应力耦合有限元程序中引入Taron等提出的颗粒聚集体的压力溶解模型,针对一个假设的实验室尺度且位于非饱和石英颗粒聚集岩体中的高放废物地质处置模型,拟定两种计算工况:(1)孔隙率和渗透系数是压力溶解的函数;(2)孔隙率和渗透系数均为常数,进行4a处置时段的数值模拟,考察了岩体中的温度、颗粒界面水膜及孔隙中的溶质浓度、迁移和沉淀质量、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布情况。研究结果表明:工况1计算终了时,压力溶解使得孔隙率和渗透系数分别下降到初始值的43%-54%、4.4%~9.1%。在核废料释热温度场的作用下,工况1、2中的负孔隙水压力分别为初始值的1.00~1.25倍、1.00~1.10倍,前者表现了压力溶解的明显影响;两种工况的岩体中的应力量值及分布基本相同。 展开更多
关键词 压力溶解 颗粒聚集岩体 热-水-应力耦合 数值模拟
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尤卡山坑道规模试验热-气-应力耦合过程的离散元模拟 被引量:2
12
作者 张玉军 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第S2期3874-3881,共8页
简述二维离散元程序UDEC4.0中求解热-水-应力耦合问题的主要的理论背景、控制方程和计算原理。针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验,使用UDEC程序进行热-气-应力耦合过程的数值模拟,分析坑道周边的位移、主应力、节理开... 简述二维离散元程序UDEC4.0中求解热-水-应力耦合问题的主要的理论背景、控制方程和计算原理。针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验,使用UDEC程序进行热-气-应力耦合过程的数值模拟,分析坑道周边的位移、主应力、节理开度、气压力及气体流速的变化;并将本计算的部分结果和实测数据及国外有限元/有限差分方法的成果进行比较。结果表明,三者温度、应力的分布与变化较为接近,位移分布与LBNL的结果在定性上较为一致,在定量上加热时间短时二者差别较明显,但在同样的数量级内,加热时间长时本计算和LBNL计算所得的位移值与实测结果的接近程度大体相当。从而可以认为使用离散元方法对核废料地质处置中的热-水/气-应力耦合过程进行模拟是可行的。 展开更多
关键词 岩石力学 热-水-应力耦合 离散元方法 尤卡山 坑道规模试验 数值模拟
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核废料处置库近场的热-水-力耦合分析 被引量:2
13
作者 张大斌 李子善 《安徽工程大学学报》 CAS 2012年第4期75-79,共5页
为研究高放射性核废料地质处置的热-水-力耦合过程,以FEBEX原位试验为计算模型,利用有限元软件code-bright进行数值模拟分析,得到热-水-力耦合作用下处置库关闭后近场膨润土和岩石内温度、饱和度、吸力、应力及位移的变化规律,其结果可... 为研究高放射性核废料地质处置的热-水-力耦合过程,以FEBEX原位试验为计算模型,利用有限元软件code-bright进行数值模拟分析,得到热-水-力耦合作用下处置库关闭后近场膨润土和岩石内温度、饱和度、吸力、应力及位移的变化规律,其结果可为核废料处置库的规划、设计以及缓冲/回填材料的选取提供参考. 展开更多
关键词 膨润土 核废料处置库 热-水-力耦合 数值模拟
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非饱和膨润土热-水-力耦合的数值模拟研究 被引量:2
14
作者 毛亮 黄淑龙 +2 位作者 李洪辉 贾梅兰 吴文杰 《环境科学与管理》 CAS 2021年第5期37-40,共4页
膨润土作为高放废物处置库缓冲材料的基材,其长期性能对处置库的安全至关重要。参考KBS-3V高放废物处置库概念设计,基于热-水-力耦合理论,采用COMSOL数值模拟软件,对高庙子非饱和膨润土在热-水-力三场耦合条件下的长期性能进行了数值模... 膨润土作为高放废物处置库缓冲材料的基材,其长期性能对处置库的安全至关重要。参考KBS-3V高放废物处置库概念设计,基于热-水-力耦合理论,采用COMSOL数值模拟软件,对高庙子非饱和膨润土在热-水-力三场耦合条件下的长期性能进行了数值模拟分析。分析结果表明在模拟条件下,膨润土温度在短时间内快速上升至最大值,之后温度随固化体释热率下降而降低,最高温度为82.2℃;钻孔内的膨润土未完全饱和,最大饱和度为0.91;膨润土所受应力随着离巷道距离缩短而上升,最大应力为3.13 MPa。 展开更多
关键词 非饱和膨润土 高放废物 热-水-力耦合 数值模拟
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不同耦合情况下核废料处置库中缓冲层吸力与位移变化的分析与比较 被引量:1
15
作者 秦爱芳 刘梦云 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期1168-1174,共7页
在核废料安全处置分析中,非饱和膨润土常被作为缓冲材料,缓冲层膨润土中的吸力和位移变化是影响处置库性状的两个重要的物理参数。吸力直接影响膨润土的渗透性和力学性质;而位移变化则直接影响处置库设计的成败。本文以FEBEX原位试验数... 在核废料安全处置分析中,非饱和膨润土常被作为缓冲材料,缓冲层膨润土中的吸力和位移变化是影响处置库性状的两个重要的物理参数。吸力直接影响膨润土的渗透性和力学性质;而位移变化则直接影响处置库设计的成败。本文以FEBEX原位试验数据为依据,应用有限元软件CODE-BRIGHT,分析缓冲层膨润土在热-水-力不同耦合形式下吸力和位移的变化规律,通过对不同耦合模式下吸力和位移的对比,分析影响吸力与位移变化的主要因素。结果可使我们进一步了解核废料处置库中缓冲层的性状,也可为核废料处置库设计计算时选用简单而有效的耦合模型提供参考。 展开更多
关键词 有限元软件 CODE-BRIGHT 核废料处置库 热-水-力耦合 数值模拟
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高放废物处置库缓冲层热-水-力耦合数值模拟
16
作者 王玉平 王哲 +1 位作者 易发成 曾志强 《宜宾学院学报》 2022年第12期30-37,共8页
以混合物理论和连续介质力学为基础,建立考虑固相变形、多相流体流动和热传输的非饱和缓冲材料的温度、渗流和应力(THM)耦合数学模型.以多场耦合缓冲材料Mock-up试验台架为几何原型,利用有限元软件COMSOL Multiphysics中的PDE模块进行... 以混合物理论和连续介质力学为基础,建立考虑固相变形、多相流体流动和热传输的非饱和缓冲材料的温度、渗流和应力(THM)耦合数学模型.以多场耦合缓冲材料Mock-up试验台架为几何原型,利用有限元软件COMSOL Multiphysics中的PDE模块进行二次开发,对高水平放射性废物(HLW)处置库近场的THM耦合过程进行数值模拟,可为高放废物处置库的设计提供理论依据. 展开更多
关键词 高放废物 缓冲材料 热-水-应力耦合 数值模拟
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尤卡山坑道规模试验T-H-M耦合过程数值模拟
17
作者 张玉军 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期13-17,34,共6页
简述了笔者建立的求解热—水—应力耦合问题的数学模型,针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验使用笔者研制的有限元程序进行了热—气—应力耦合过程的数值模拟,分析了坑道周边的位移、温度及气压力的变化;并将该计算的部... 简述了笔者建立的求解热—水—应力耦合问题的数学模型,针对美国尤卡山高放射性核废料地质处置坑道规模试验使用笔者研制的有限元程序进行了热—气—应力耦合过程的数值模拟,分析了坑道周边的位移、温度及气压力的变化;并将该计算的部分结果和实测数据及国外有限元/有限差分方法的成果作了比较,看到三者温度的分布与变化较为接近,位移分布与LBNL的结果在定性和定量上有某种一致性,位移随时间的变化与实测结果的规律性大体相当。从而可以认为使用该模型和有限元程序对核废料地质处置中的热—水/气—应力耦合过程进行模拟是可行的。 展开更多
关键词 热-水-应力耦合 有限元方法 尤卡山 坑道规模试验 数值模拟
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准脆性介质热流固及损伤耦合效应的数值模型 被引量:1
18
作者 唐世斌 唐春安 李连崇 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第10期1157-1164,共8页
运用热流固耦合理论,在岩石破裂过程分析系统(Rock Failure Process Analysis,RFPA)的基础上实现了温度-渗流-应力-损伤(Thermo-hydro-mechanical-damage,THMD)的多场耦合数值模型,并以此为工具进行了水工结构中温度场随渗流和应力而变... 运用热流固耦合理论,在岩石破裂过程分析系统(Rock Failure Process Analysis,RFPA)的基础上实现了温度-渗流-应力-损伤(Thermo-hydro-mechanical-damage,THMD)的多场耦合数值模型,并以此为工具进行了水工结构中温度场随渗流和应力而变化的规律研究。结果表明,水的流动导致的热量迁移现象可以用于分析水工建筑物的水温异常,并可将其作为结构是否出现了渗漏的一种监测手段。对破坏过程中温度变化规律的数值试验研究表明:在初始加载阶段,试样中的原生裂隙随着应力的不断增加而闭合,导致透水能力以及渗流速度的降低,渗流对温度场的影响作用也随之而逐渐减小;但当试样中的应力水平达到其峰值强度时,损伤急剧增加并形成了渗漏通道,渗流速度增大,试样顶端的温度也急剧升高。数值模拟得到的温度场随渗流速度和方向、应力、破坏三因素的变化规律有助于完善温度探漏的相关理论。 展开更多
关键词 热流固耦合 破坏过程 数值模拟 温度探漏
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U型地源热泵系统热-流-力学耦合模型研究
19
作者 赵军 刘泉声 张程远 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期1-6,共6页
地下水源热泵井(ground source heat pump,简称GSHP)是一种新型的浅层能源利用技术。基于能量守恒方程和质量守恒方程,建立单井热泵系统的热传递方程、渗流方程、连续性方程以及THM(thermo-hydro-mechanical)耦合本构方程。通过COMSOL软... 地下水源热泵井(ground source heat pump,简称GSHP)是一种新型的浅层能源利用技术。基于能量守恒方程和质量守恒方程,建立单井热泵系统的热传递方程、渗流方程、连续性方程以及THM(thermo-hydro-mechanical)耦合本构方程。通过COMSOL软件,对单井系统周围区域进行流动模拟,得到井体的整体热位移变形图和破坏准则图。研究结果表明,(1)水压力梯度随着井体半径的增加而变大,最终趋于一个稳定的值;(2)热传递模型的理论计算结果和工程现场的实测值具有较好的吻合性,证明该模型的合理性和有效性。 展开更多
关键词 地源热泵 热-流-力学耦合 数值模拟 渗流 破坏准则
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Numerical simulation for influences of pressure solution on T-H-M coupling in aggregate rock
20
作者 张玉军 琚晓冬 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2014年第10期3936-3944,共9页
The pressure solution model of granular aggregates was introduced into a FEM code which was developed for the analysis of thermo-hydro-mechanical(T-H-M) coupling in porous medium. Aimed at creating a hypothetical mode... The pressure solution model of granular aggregates was introduced into a FEM code which was developed for the analysis of thermo-hydro-mechanical(T-H-M) coupling in porous medium. Aimed at creating a hypothetical model of nuclear waste disposal in unsaturated quartz aggregate rock mass with laboratory scale, two 4-year computation cases were designed: 1) The porosity and permeability of rock mass are functions of the pressure solution; 2) The porosity and the permeability are constants. Calculation results show that the magnitude and distribution of stresses in the rock mass of these two calculation cases are roughly the same. And, the porosity and the permeability decrease to 43%-54% and 4.4%-9.1% of their original values after case 1 being accomplished; but the negative pore water pressures in cases 1 and 2 are respectively 1.0-1.25 and 1.0-1.1 times of their initial values under the action of nuclear waste. Case 1 exhibits the obvious effect of pressure solution. 展开更多
关键词 pressure solution aggregate rock thermo-hydro-mechanical(T-H-M) coupling numerical simulation
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