[發(fā)明專利]多孔彈性介質(zhì)熱-流-固耦合瞬態(tài)響應(yīng)計算方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011183580.4
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112199910B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊連枝;何蕃民;朱維耀;宋智勇;樊冰建
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)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(zhì)熱-流-固耦合瞬態(tài)響應(yīng)計算方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取多孔彈性介質(zhì)相關(guān)參數(shù)，所述參數(shù)包括所述多孔彈性介質(zhì)的幾何參數(shù)、溫度場參數(shù)、滲流場參數(shù)、應(yīng)力場和滲流場耦合參數(shù)以及應(yīng)力場和溫度場耦合參數(shù)；

根據(jù)所述多孔彈性介質(zhì)相關(guān)參數(shù)建立多孔彈性介質(zhì)熱-流-固耦合形式；

基于本征值理論和類Stroh方法構(gòu)造Laplace域上單層多孔彈性介質(zhì)解的形式，或多層多孔彈性介質(zhì)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(zhì)各物理量Laplace域的通解，并根據(jù)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(zhì)的溫度、壓力、應(yīng)變和位移；

基于Laplace數(shù)值反變換方法獲取所述多孔彈性介質(zhì)的熱-流-固耦合瞬態(tài)響應(yīng)；

所述根據(jù)所述多孔彈性介質(zhì)相關(guān)參數(shù)建立多孔彈性介質(zhì)熱-流-固耦合形式，包括：根據(jù)所述多孔彈性介質(zhì)相關(guān)參數(shù)構(gòu)建多孔彈性介質(zhì)的應(yīng)力場方程、溫度場方程和滲流場方程；

所述應(yīng)力場方程包括應(yīng)力平衡方程(1)和本構(gòu)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(dǎo)數(shù)；σ_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的應(yīng)力，N/m²；ε_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的應(yīng)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(shù)，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(jié)系數(shù)，N/(m²·K)；為與i軸垂直的面上的面應(yīng)力-溫度系數(shù)，N/(m²·K)；P為壓力，Pa；θ為溫度，K；M為Biot模量，N/m²；為體應(yīng)變-溫度系數(shù)，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(dǎo)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(dǎo)數(shù)；λ_ij為與i軸垂直的面上與j軸方向一致的熱傳導(dǎo)系數(shù)，W/(m²·K)；t為時間，s；為x軸上的二階導(dǎo)數(shù)；c_θ為熱擴散系數(shù)，m²·s，c_θ＝φρ_fc_f+(1-φ)ρ_sc_s，其中，φ為介質(zhì)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(zhì)密度，kg/m³；c_s為基質(zhì)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(zhì)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(shù)，m/s；g為重力加速度，m/s²；ξ為容水度，％；i＝1，2，3；j＝1，2，3。