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根据热局部非平衡下饱和多孔介质热-流-固完全耦合模型,分析研究了流体饱和不可压多孔弹性柱体和含圆孔无限平面的热固结问题,并进行了数值模拟。主要工作如下:
首先,对热局部非平衡下一维有限长多孔弹性柱体,推导给出了拟静态响应的解析解,数值研究了温度和机械载荷下不同物理参数时拟静态响应的规律和特点,比较了热局部平衡与非平衡模型以及完全耦合与解耦模型下有关结果之间的差异。
其次,对于热局部非平衡下一维半无限多孔弹性柱体模型,给出了固相和流相温度场在Laplace变换域中的解析表达式。对于冲击温度载荷的情况,获得了温度场在短时间内的Laplace逆变换渐近解析解。分析了渐近解和数值反演结果的区别,验证了渐近解的精确性,数值分析了流、固两相热扩散系数之比以及热交换系数对固相和流相温度场的影响,比较了热局部非平衡下加权温度与热局部平衡下温度之间的差别。
最后,对于热局部非平衡下含圆孔无限平面多孔介质的轴对称热固结问题,给出了拟静态响应在Laplace变换域中的一般解析解,针对冲击温度载荷情况获得了拟静态响应在短时间内的Laplace逆变换渐近解析表达式。数值研究不同物理参数下固相和流相温度、孔隙压力和热应力的变化规律和特点,比较了热局部平衡和非平衡模型下有关结果之间的差异。