[發明專利]多孔彈性介質熱-流-固耦合瞬態響應計算方法及裝置

有效

• 申請號: 202011183580.4
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112199910B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 楊連枝;何蕃民;朱維耀;宋智勇;樊冰建
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F17/12;G06F119/08;G06F113/08
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 顧可嘉;夏華棟

1.一種多孔彈性介質熱-流-固耦合瞬態響應計算方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取多孔彈性介質相關參數，所述參數包括所述多孔彈性介質的幾何參數、溫度場參數、滲流場參數、應力場和滲流場耦合參數以及應力場和溫度場耦合參數；

根據所述多孔彈性介質相關參數建立多孔彈性介質熱-流-固耦合形式；

基于本征值理論和類Stroh方法構造Laplace域上單層多孔彈性介質解的形式，或多層多孔彈性介質任一層上解的形式;

基于傳播矩陣法獲取所述多孔彈性介質各物理量Laplace域的通解，并根據邊界條件確定各物理量Laplace域的特解，所述物理量包括所述多孔彈性介質的溫度、壓力、應變和位移；

基于Laplace數值反變換方法獲取所述多孔彈性介質的熱-流-固耦合瞬態響應；

所述根據所述多孔彈性介質相關參數建立多孔彈性介質熱-流-固耦合形式，包括：根據所述多孔彈性介質相關參數構建多孔彈性介質的應力場方程、溫度場方程和滲流場方程；

所述應力場方程包括應力平衡方程(1)和本構方程組(2)；

其中，方程組(2)中壓力項P的表達式為公式(3)；

在上式中，表示對物理量σ_ij求j軸的偏導數；σ_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的應力，N/m²；ε_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的應變；u_i為與i軸垂直的面上的位移，m；C_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的彈性系數，N/m²；C₄₄，C₅₅，C₆₆為剪切模量，N/m²；為與i軸垂直的面上的Biot固結系數，N/(m²·K)；為與i軸垂直的面上的面應力-溫度系數，N/(m²·K)；P為壓力，Pa；θ為溫度，K；M為Biot模量，N/m²；為體應變-溫度系數，1/K；ξ為容水度，％；i＝1，2，3；j＝1，2，3；所述溫度場方程包括熱傳導方程(4)和熱平衡方程(5)；

在上式中，q_i為與i軸垂直的面上的熱通量，W/m²；θ為溫度，K；是對θ求x軸上的偏導數；λ_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的熱傳導系數，W/(m²·K)；t為時間，s；為x軸上的二階導數；c_θ為熱擴散系數，m²·s，c_θ＝φρ_fc_f+(1-φ)ρ_sc_s，其中，φ為介質的孔隙率，％；ρ_f為流體密度，kg/m³；c_f為流體比熱容，J/(kg·K)；ρ_s為基質密度，kg/m³；c_s為基質比熱容，J/(kg·K)；i＝1，2，3；j＝1，2，3；

所述滲流場方程包括運動方程(6)和質量守衡方程(7)；

在上式中，v_i為與i軸垂直的面上的滲流速度，m/s；k_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的滲透系數，m/s；g為重力加速度，m/s²；ξ為容水度，％；i＝1，2，3；j＝1，2，3。