岩土材料导热系数与孔隙率关系的数值模拟分析

›› 2007, Vol. 28 ›› Issue (S1): 244-248.

岩土材料导热系数与孔隙率关系的数值模拟分析

李守巨¹，范永思²，张德岗²，刘迎曦¹

1. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024；2. 丰满发电厂，吉林 132108

收稿日期:2007-05-01 出版日期:2007-10-25 发布日期:2014-03-28
作者简介:李守巨，男，1960年生，副教授，主要从事岩土力学模型参数估计和模拟方面的研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（No.10472025）。

Numerical simulation of relationship between thermal conductivity of geotechnical material and its porosity

LI Shou-ju¹, FAN Yong-si², ZHANG De-gang², LIU Ying-xi¹

1. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2. Fengman Hydropower Plant, Jilin 132108, China

Received:2007-05-01 Online:2007-10-25 Published:2014-03-28

摘要/Abstract

摘要： 采用有限元方法数值，模拟了岩土材料的导热系数与孔隙率之间的非线性关系。有限元模型中的固体骨架和孔隙根据孔隙率的大小随机生成，模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值。根据有限元随机模拟断面的热流密度分布和稳态热传导傅立叶定律，计算在不同孔隙率条件下的等效导热系数。研究表明，岩土材料模型等效导热系数随着孔隙的增加而减小；并且当孔隙率大于逾渗值后，等效导热系数的减小梯度明显降低；含孔隙岩土材料的热传导特性与渗流一样具有逾渗特性。

关键词: 等效导热系数, 孔隙率, 岩土材料, APDL参数化语言, 有限元模拟

Abstract: The relationship between thermal conductivity of geotechnical material and its porosity is simulated by using finite element method. The solid matrix and pore are generated randomly according to material porosity, and material parameters and element properties are changed by ANSYS parameter design language. The effective thermal conductivity is computed according to thermal flux through some section computed by FEM and Fourier heat transform low. The investigation shows that the effective thermal conductivity decreases with increasing porosity, and the gradient increment of effective thermal conductivity with respect to porosity ratio may decrease obviously while the porosity reaches percolation critical value, and the thermal conductivity characteristics of geotechnical materials pose the percolation transform properties that are the same as seepage in porous medium.

Key words: effective thermal conductivity, porosity, geotechnical material, ANSYS parameter design language, FEM simulation

中图分类号:

O 357.3

李守巨，范永思，张德岗，刘迎曦，. 岩土材料导热系数与孔隙率关系的数值模拟分析[J]. , 2007, 28(S1): 244-248.

LI Shou-ju , FAN Yong-si , ZHANG De-gang , LIU Ying-xi，. Numerical simulation of relationship between thermal conductivity of geotechnical material and its porosity[J]. , 2007, 28(S1): 244-248.

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