Исследование особенностей неравновесного фазового перехода во флюидонасыщенном грунте
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-4-31-37Keywords:
задача Стефана, фазовый переход,Abstract
В представленной работе проводится анализ двух математических моделей описания процесса фазового перехода первого рода в искусственно замораживаемых обводненных горных породах на основе натурных экспериментов по замораживанию влагонасыщенного мелкодисперсного песка, заполняющего цилиндрическую форму. Рассматривается классическая модель Стефана, предполагающая мгновенную кинетику фазового перехода и четкую границу раздела фаз, и альтернативная модель с ограниченной скоростью кристаллизации воды и наличием остаточной влаги в мерзлой зоне. Натурные эксперименты проведены при постоянных условиях замерзания, с регистрацией температуры на границах и в центре заполненного объема. Анализ выполняется на основе сравнения численного решения, рассмотренных моделей, с экспериментальными измерениями температуры. Уточнение материальных параметров песка и параметрическая идентификация моделей проводится на основе решения обратных задач. В результате показано, что альтернативная модель в значительной мере лучше описывает результаты эксперимента по сравнению с моделью Стефана.References
Erhsov E.D., Akimov Y.P., Cheverev V.G. et al. Phase composition of moisture in frozen soils. Moscow: Moscow State Universitry, 1979, 190 p. (In Russian).
Dirksen C., Miller R.D. Closed-system freezing of unsaturated soil. Soil Science Society of America Proceedings, 1966, vol. 30, pp. 168–173.
Grechishev S.E., Chistotinov L.V. Shur Y.L. The modeling of cryo-flow on geological processes. Moscow: Nauka, 1984. 230 p. (In Russian).
Bronfenbrener L., Modelling heat and mass transfer in freezing porous media. N.Y.: Nova Science Publishers, 2012.
Hoekstra P., Moisture movement in soil under temperature gradient with the cold side below freezing. Water Resources Research, 1966, vol. 2, pp. 241–250.
Zhelnin M.S., Plekhov O.A., Semin M.A. et al. Numerical solution for an inverse problem about determination of volumetric heat capacity of rock mass during artificial freezing. PNRPU Mechanics Bulletin, 2017, no. 4, pp. 56–75.
Chaudhary D. R., Bhandari R. C. Thermal conductivity of two-phase porous materials: dry soils. Journal of Physics D, 1969. Vol. 2. P. 609–610.
Samarskyi A.A. Vabishcevich P.N. Computational Heat Transfer. Moscow: URSS, 2003, 784 p. (In Russian)
Vabishchevich P. N., Vasilyeva M. V., Pavlova N. V. Numerical simulation of thermal stabilization of filter soils. Mathematical Models and Computer Simulations. 2015, vol. 7, no. 2. pp. 154–164.
Ershov E. D. General geocryology: tutorial. Moscow, Moscow University Press, 2002, 682 p. (In Russian)
Bronfenbrener L. Non-equilibrium crystallization in porous media: Numerical solution. Cold Region Science and Technology. 2013, vol. 85, pp. 137–149
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
