flac热力学分析

1热分析1.1简介FLAC3D的热选择包含了传导模型和平流模型。传导对材料的瞬态热传导模型进行了模拟，并对热传导过程进行了研究，引起的位移和压力。对流模型采用对流传热。考虑到它可以模拟温度相关的流体密度和流体的热对流。这个热选择有几个具体的特点:1.四种热材料模型:各向同性传导，各向异性传导，各向同性传导/平流和零热模型。2.在FLAC3D的标准版本中，不同的区域可能有不同的模型属性。3.所示。任何力学模型都可以与热模型一起使用。4.所示，温度、通量、对流和绝热边界条件可以规定。5.热源可以作为点源或体积源插入材料中。这些来源可能随时间呈指数衰减。6.显式和隐含求解算法都是可用的。7.所示。热选择为机械应力和孔隙压力提供单向耦合。通过热膨胀系数计算。8.用户可以通过FISH访问温度来定义温度相关的属性。本章描述了热配方(第1.2节)和数值实现(1.3节)。还提供了解决热问题的建议。(1.4节)。用于热分析的FLAC3D输入命令(第1.5节)和系统给出了热分析的单元(第1.6节)。最后，几个验证问题(部分)。1.7)。请参考这些例子，作为创建FLAC3D模型的指南。分析和耦合热应力或热-地下水流动分析。1.2数学模型描述1.2.1约定和定义作为符号约定，符号ai表示向量a在笛卡尔坐标系中的分量i；Aij是张量[A]的分量(i,j)。同样，f，我被用来表示f对xi的偏导数。(f可以是标量变量，也可以是矢量分量。)爱因斯坦求和约定只适用于i、j和k的指数，它们取包含空间维度的分量的值1、2、3。在矩阵方程中，指数可以取任意值。SI单位用于说明变量的参数和维度。请参阅第1.6节转换到其他单元系统。以下无量纲的数字在瞬态热传导的表征中是有用的。特征长度：热扩散系数：特征时间1.2.2热传导FLAC3D热传导中涉及的变量是温度和热通量的三个分量。这些变量是通过能量平衡方程和从傅里叶的热传导定律导出的运输定律来联系的。在能量平衡方程中引入傅里叶变换，得到了热传导的微分方程，它可以求解特定的几何形状和性质，给出了特定的边界条件和初始条件。将热体积应变引入到增量式机械和流体的本构法中，来考虑热应力和热孔压力耦合。(1)能量平衡方程在温度计算过程中，遵循能量守恒定律，能量平衡微分方程为：在通常情况下，储存的能量和体积应变ε的改变会引起温度的变化，而且这些参数的相关热传导规律可以表达为：值得注意的是，在恒定的压力和体积下，几乎所有的固体和流体的比热基本上是保持不变的，因此，cv和cρ可以相互替换使用。(2)传递规律FLAC3D采用傅里叶定律来定义热通量矢量和温度梯度之间的关系。对于稳定的、均质的、各向同性的固体，其本构关系可以表示为:(3)边界条件和初始条件初始条件对应于己给定的温度场。边界条件通常由温度和边界上的热通量矢量的法向部分来表示，一般考虑四种边界条件:①己知温度;②己知边界的法向热通量矢量;③对流边界;④绝热边界。值得注意的是，在FLAC3D数值计算中，温度边界条件默认是绝热边界。（4）热力耦合