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

有效

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• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112199910B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)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(chǎn)權代理有限公司 11551
• 代理人: 顧可嘉;夏華棟

本公開涉及多孔彈性介質的瞬態(tài)響應分析領域，尤其涉及一種多孔彈性介質熱?流?固耦合瞬態(tài)響應計算方法及裝置。該方法包括：獲取多孔彈性介質相關參數(shù)；根據(jù)多孔彈性介質相關參數(shù)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多孔彈性介質各物理量Laplace域的通解，并根據(jù)邊界條件確定各物理量Laplace域的特解；基于Laplace數(shù)值反變換方法獲取多孔彈性介質的熱?流?固耦合瞬態(tài)響應。通過采用解析方法求解彈性介質的熱?流?固耦合瞬態(tài)響應，可降低計算量并提高計算速度。

技術領域

本公開涉及多孔彈性介質的瞬態(tài)響應分析領域，尤其涉及一種多孔彈性介質熱-流-固耦合瞬態(tài)響應計算方法及裝置。

背景技術

工程實踐中多孔介質的滲流作用不可忽視，變溫對工程穩(wěn)定性的影響也得到了廣泛重視。因此，在工程計算多孔介質瞬態(tài)響應問題時，必須考慮熱-流-固的耦合效應。但是，目前還沒有有效的方法計算層狀飽和多孔彈性介質熱-流-固耦合下的瞬態(tài)響應。

發(fā)明內容

針對本領域現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本公開提供了一種多孔彈性介質熱-流-固耦合瞬態(tài)響應計算方法及裝置。

一方面，本公開實施例提供了一種多孔彈性介質熱-流-固耦合瞬態(tài)響應計算方法，該方法包括：

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

根據(jù)所述多孔彈性介質相關參數(shù)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(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的溫度、壓力、應變和位移；

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

可選地，所述根據(jù)所述多孔彈性介質相關參數(shù)建立多孔彈性介質熱-流-固耦合形式，包括：根據(jù)所述多孔彈性介質相關參數(shù)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(shù)；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(shù)，N/m²；C₄₄，C₅₅，C₆₆為剪切模量，N/m²；為與i軸垂直的面上的Biot固結系數(shù)，N/(m²·K)；為與i軸垂直的面上的面應力-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方程(4)和熱平衡方程(5)；