一种超低温非饱和冻土导热系数预测方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种超低温非饱和冻土导热系数预测方法及装置，其方法包括将冻土视为由土壤骨架、冰晶、未冻水、空气构成的四相复合材料；测量土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积占比；设置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的形状，定义冻土尺寸，逐次放置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积份额，确定土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的投放坐标，得到冻土四相模型；将冻土四相模型导入有限元仿真软件；设置冻土四相模型的导热的边界条件和初始温度条件，可视化生成冻土三维导热系数模型；基于冻土三维导热系数模型，结合传热公式，预测冻土导热系数。本申请具有低难度实现超低温非饱和冻土导热系数预测，预测速度更快，预测精度更高的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种超低温非饱和冻土导热系数预测方法及装置


[0001]本申请涉及冻土传热
，尤其是涉及一种超低温非饱和冻土导热系数预测方法及装置。

技术介绍

[0002]冻土导热系数是土壤热学性质和物理学的重要指标，涉及环境生态保护和多年冻土层防治、地热资源利用、冷生土壤改良和不良物理地质现象机理研究等领域。土壤热物理传导问题是水热耦合传输、气体扩散、物质运移的研究基础，微观定量分析土壤有关物理现象和规律机理也是解决农业水土领域问题的关键环节，对研究土壤有机质积累、化学反应速率和水热耦合迁移具有重要意义。
[0003]目前，基于多孔介质随机模型导热系数的仿真计算在混凝土中应用较广泛，如吕钊、王绎景、李伟等通过编程随机生成与投放砂浆、骨料、水等对混凝土导热系数进行数值模拟，但该方法对冻土的导热系数应用较少，实施难度极大，主要有以下两方面难度：第一，由于冻结土为固体颗粒、冰、液态水和气体的四相复合材料，冻结土导热系数与温度、未冻水含量、结构密实程度、含冰量、孔隙非均匀分布等因素密切相关，其组成远远比混凝土复杂；第二，冻结土内存在相变问题，尤其是未冻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低温非饱和冻土导热系数预测方法，其特征在于，包括以下步骤，将冻土视为由土壤骨架、冰晶、未冻水、空气构成的四相复合材料；测量土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积占比；设置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的形状，定义冻土尺寸，逐次放置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积份额，确定土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的投放坐标，得到冻土四相模型；将所述冻土四相模型导入有限元仿真软件；设置所述冻土四相模型的导热的边界条件和初始温度条件，可视化生成冻土三维导热系数模型；基于所述冻土三维导热系数模型，结合传热公式，预测冻土导热系数。2.根据权利要求1所述的超低温非饱和冻土导热系数预测方法，其特征在于，所述逐次放置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积份额，确定土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的投放坐标还包括，采用卡特蒙罗随机函数逐次放置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积份额，确定土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的投放坐标。3.根据权利要求2所述的超低温非饱和冻土导热系数预测方法，其特征在于，所述采用卡特蒙罗随机函数逐次放置土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积份额，确定土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的投放坐标的步骤包括，预设冰晶占比阈值、未冻水占比阈值和空气占比阈值；逐次分配冰晶坐标、未冻水坐标和空气坐标，直至冰晶的总体积份额达到冰晶占比阈值、未冻水的总体积份额达到未冻水占比阈值和空气的总体积份额达到空气占比阈值，输出冻土四相模型。4.根据权利要求1所述的超低温非饱和冻土导热系数预测方法，其特征在于，所述测量土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积占比包括，采用核磁共振仪器测量土壤骨架、冰晶、未冻水和空气的总体积占比。5.根据权利要求1所述的超低温非饱和冻土导热系数预测方法，其特征在于，所述基于所述冻土三维导热系数模型，结合传热公式，预测冻土导热系数的步骤前，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任志凤，刘建坤，牛巍崴，张奕杭，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：