傳統(tǒng)道碴路堤溫度場分析

元計算

1.        問題描述

圖1為傳統(tǒng)道碴路堤模型示意圖。忽略風(fēng)的作用，考慮氣候變暖對傳統(tǒng)道碴路堤長期熱穩(wěn)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(jìn)行分析。考慮對稱性，取一半為研究對象。

圖1 傳統(tǒng)道碴路堤模型示意圖

2.        區(qū)域內(nèi)控制方程
7 u1 G  ^% k. p  a$ K

在計算中對于含水介質(zhì)中相變潛熱問題采用顯熱容法進(jìn)行處理，假設(shè)模型中含水介質(zhì)相變發(fā)生在溫度區(qū)間(Tm±ΔT)。當(dāng)建立等效體積熱容時，應(yīng)考慮溫度間隔ΔT的影響， 同時假設(shè)介質(zhì)在已凍、未凍時的體積熱容Cf和Cu及導(dǎo)熱系數(shù)λf 和λu不取決于溫度，因此簡化構(gòu)造出Ce*和λe*的表達(dá)式如下：

式中：L為含水介質(zhì)單位體積相變潛熱。

3.        材料參數(shù)

各介質(zhì)材料參數(shù)見表1。

表1 路堤結(jié)構(gòu)中各介質(zhì)的物理參數(shù)
  y' S9 C" b! y% x

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(shè)初始年平均氣溫為-4.0 ℃，對各計算模型的熱邊界條件進(jìn)行如下設(shè)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(guī)律變化：

路堤頂面 EF的溫度變化規(guī)律為：
, u* z) f+ z0 t5 H' j; w- W0 w

式中：th為時間變量，當(dāng)α0=0時，th=0對應(yīng)的初始時間為7月15日

4.2. 給定熱流密度：

4.3. 初值條件
  `2 T  F4 h4 _  C8 t& w: U

5.        時間步設(shè)定：

	起始時間	終止時間	時間步長
定義計算數(shù)據(jù)/s	0	63072000	432000
對應(yīng)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(yīng)為第73步；

第2年10月15日對應(yīng)為第91步；

6.        網(wǎng)格剖分

四節(jié)點四邊形、三節(jié)點三角形
5 X) d  y) G! m& n

7.        結(jié)果

第2年10月15日溫度分布云圖
/ N4 j6 w3 p7 M! l, N

等值線圖
8 X, }4 m2 G  w% C4 F5 }

賞花的盲人

好像很牛呢，值得學(xué)習(xí)。。

puntin

寫幾個有限元公式忽悠人呢