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《基坑内冻土降温特性数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国制冷学会学术年会·创新与发展∀#∀∀∀#!压缩机风冷冷凝器#∃电磁阀#%热力膨胀阀&∀冷风机#∋∀阀门#∀盐水泵#(∀盐水蒸发器#)∀气液分离器图制冷系统原理图∗其中直接制冷系统流程为压缩机冷凝器节流阀冷风机气液分离器压缩机—一∗—一—间接制冷系统制冷剂流程为压缩机冷凝器节流阀盐水蒸无液分离器压缩机—∗一—发器一—载冷剂流程为+盐水槽盐水泵+不锈钢阀盐水排管盐水槽一。本低温冻—土实验室制冷系统如图∃所示——∃物理模型的建立,。,,土体的外形结构如图%所示其尺寸为∃,∃,−..以亚茹土为例密度/0!)12345.,导热系数60!∀!758.·℃
2、9,比热容:0!!∃∀%95834’℃9。土体的初始温度为℃,上表面与空气进行强,。制对流换热其余五个面假设为绝热一+&)中国制冷学会学术年会·创新与发展图∃基坑制冷系统图%数学模型的建立,,∗为使问题简化在对土体建立数学模型前作如下假设,#!9土体的温度衙方向不发生变化即温度场的研究属于二维问题,、#9土体的热物性恒定即其导热系数比热容不随温度发生变化,#∃9初始时刻整个土体的温度均匀一致即各点温度都为℃%9,,采用隐式差分方程在同一时层中用高斯一赛德尔迭代求解要求所有节点前后的迭代差值8绝一%#对值9小于!℃,,,&9土体上表面满足第三类边界条件即;
3、0<8耳一兀9界为基坑内空气温度几为土体上表面点的。#温度其余五个面绝热,∗根据上述假设土体降温过程的数学模型为。,入。,。,‘、0,,一二>+二一#!、==了——?‘’改/:又即汀少&数学模型的离散,,,,网格划分如图&所示,≅,∋份即0采用内节点法在方向和方向对土体进行离散方向等分为故∀,∀,。&.#∗方向等分为%份即02&.共有%个节点此∗用元体热平衡法建立的各节点平衡方程如下∗内部节点∀,,,,,,,,、,∗8Α,,>,,、8,,>!,,、,,一!,,<、‘,Α9,一!一不9><8不一不9><98不一不9><898不一界98不一ΒΧ89不Δ,0
4、6“,Δ牡二△Ε·!、Φ≅≅,￡8≅≅口环8了90口98∃98酞5幼·!,Φ,、!≅≅、少、卫<刀890<18≅9阮犷亡」∗?川%8Φ≅5均∀Γ‘、气0Φ,·山/:Ι,ΔΗ≅了,·<尸8≅90<、89>“石8‘刁9>“ϑ‘才了,十“1“Α,十几了8∋9⋯&(中国制冷学会学术年会·创新与发展:Η!6气,<尸8·,9一“∗8一=9>““8一,9>飞万89∀/:∀,二。,,,,,ΛΚ<∗8Κ,9><18。,9一,,>,,,今一。兀ΒΚ瓦>不丁!一△ΕΒΚΚ,,<尸8,9=(ΒΚ898Κ,.9∗节点Η一Η兀对,,一,,,,<二89.一=一.>“、89!功一.>““户
5、.一6“川一8兀ΒΚ9一8兀几9#气一亩一8)96:Η,气<6‘,一“砰‘,>““8,>一∃一一一云厂89/:,Η。,,,,,ΛΚ<二8Κ.9.一,><18。脚9一,,>,..ΒΚ兀叮ΜΚ>一几万一!Κ,,。ΒΚ,,<尸8。。9.∃!ΒΚ89∋计算程序说明数值计算结果及分析,,∗≅,土体降温数值模拟程序框图如图∋所示经计算温度只沿方向发生变化方向上,温度均匀一致即该土体的温度场实质上属于一各点温度赋初值,、、维问题土体上表面中心处下表面上点的降温曲线如图。所示输入已知数据·迭代求解Ν0Χ最底层温度Β输出结果图土体降温性能曲线,,由图可以看出在降温的初始阶段土体结束,的上
6、表面由于和冷空气直接接触降温速率较,#快中心处和下表面处温度基本不发生变化随,图∋计算程序流程图着降温过程的不断进行上表面与空气的温差逐,,渐减小由第三类边界条件可知冷空气向土体,传递的冷量也随之减少上表面降温速度逐渐变,,,慢同时受上表面点温度不断降低的影响中&(∃中国制冷学会89学术年会·创新与发展#心处和下表面处点的降温速率不断增加在降温(结论,,的后期上表面点的温度基本上不发生变化中本文建立了基坑内土体降温过程的物理和,心处和下表面处点的降温速率也有所降低当下,,数学模型通过编制程序利用高斯一赛德尔迭,表面达到℃时中心处和上表面处温度分别达到代求解出各时刻土体
7、内各点温度随时间的变化规∀∀。了一!!&℃和一∃()℃下表面点从℃降到℃律。计算结果表明,在降温的初始阶段,土体的。共需耗时∃天!小时&分%秒,上表面降温速率较快中心处和下表面处温度基。,降温终了土体内各点的温度分布如图(所示#本不发生变化随着降温过程的不断进行上表,面降温速度逐渐变慢中心处和下表面处点的降,#温速率不断增加在降温的后期上表面点的温,度基本上不发生变化中心处和下表面处点的降。温速率也有所降低土体下表面中心点从℃降,。到℃共需耗时约%天满足实际情况参考文献∀∀,【=Ο徐学祖冻∗土
