傳統道碴路堤溫度場分析

元計算

1.        問題描述

圖1為傳統道碴路堤模型示意圖。忽略風的作用，考慮氣候變暖對傳統道碴路堤長期熱穩定性的影響。以下對其修筑完成后第2年和第50年的溫度場進行分析。考慮對稱性，取一半為研究對象。

6 n6 S$ \( e( t3 t' d8 A& O; ?圖1 傳統道碴路堤模型示意圖

2.        區域內控制方程

在計算中對于含水介質中相變潛熱問題采用顯熱容法進行處理，假設模型中含水介質相變發生在溫度區間(Tm±ΔT)。當建立等效體積熱容時，應考慮溫度間隔ΔT的影響， 同時假設介質在已凍、未凍時的體積熱容Cf和Cu及導熱系數λf 和λu不取決于溫度，因此簡化構造出Ce*和λe*的表達式如下：
5 _; B8 H& a; ?8 u# y# Y4 G+ W

式中：L為含水介質單位體積相變潛熱。

3.        材料參數

各介質材料參數見表1。

表1 路堤結構中各介質的物理參數

4.        邊界條件與初值條件

4.1. 給定溫度

考慮全球氣候變暖的影響，取青藏高原未來 50年年平均氣溫上升 2.6 ℃，設初始年平均氣溫為-4.0 ℃，對各計算模型的熱邊界條件進行如下設定：

天然地表 AB和 IJ的溫度按下式變化：

路堤斜坡 BCDE和FGHI 的溫度按如下規律變化：
# \' u9 i0 ^. H

路堤頂面 EF的溫度變化規律為：
% V3 o: E  l2 e7 y" e% W4 X2 Y0 o

式中：th為時間變量，當α0=0時，th=0對應的初始時間為7月15日

4.2. 給定熱流密度：
2 S- p; p7 J1 r. z" L, M4 ^2 t5 K' K

4.3. 初值條件
* c8 I) h9 r1 A% _- W/ a1 O

5.        時間步設定：

	起始時間	終止時間	時間步長
定義計算數據/s	0	63072000	432000
對應實際時間	第1年7月15日	第3年7月15日	5天

試算兩年，共146步；

第2年 7月15日對應為第73步；

第2年10月15日對應為第91步；

6.        網格剖分

四節點四邊形、三節點三角形
( ~! F: s' y1 n( [
5 Q/ Q, N7 h- j

7.        結果

第2年10月15日溫度分布云圖
% ~' b6 y  d( f/ n; t3 c

等值線圖

賞花的盲人

好像很牛呢，值得學習。。

puntin

寫幾個有限元公式忽悠人呢