土壤多孔介質(zhì)熱質(zhì)耦合遷移規(guī)律及仿真研究.pdf

1、土壤多 孔介質(zhì)熱質(zhì)禍 合遷移規(guī)律及仿真研究摘 要本 文 對 土 壤 多 孔 介 質(zhì) 內(nèi) 熱 質(zhì) M 合 遷 移 過 程 的 規(guī) 律 進(jìn) 行 了 系 統(tǒng) 的 研 究 ， 務(wù) 基于此，編制了一套土壤中熱質(zhì)禍合遷移的仿真軟件。長期以 來，多孔介質(zhì)幾何結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確描述及熱物性確定一直是多孔介質(zhì)傳 熱 傳 質(zhì) 研 究 中 的 一 個 難 題 乃 本 文 首 先 利 用 分 形 理 論 及 計 算 機(jī) 圖 象 處 理 技 術(shù) ， 對我國 多 種實 際

2、 土壤的 細(xì)微 結(jié)構(gòu) 剖 面圖 進(jìn)行了 分 形 研究， 創(chuàng)造 性 地提出了 土 壤 顆 粒 面 積 分 形 維 數(shù) 和 土 壤 孔 隙 面 積 分 布 分 形 維 數(shù) 。 崢 兩 維 數(shù) 較 好 地 反 映 了 土 壤 內(nèi) 顆粒及孔隙的分布及幾何結(jié)構(gòu)特征。之后進(jìn)一步對土壤譜維數(shù)進(jìn)行了研究，為土壤幾何結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)特性之間建立了 橋梁。利用上述分形維數(shù)研究，再結(jié)合土壤顆粒粒度分布， 本文提出了 基于分形理論的土壤有效導(dǎo)熱系數(shù)、固有滲透 率

3、 的 計 算 表 達(dá) 式， 計 算 結(jié) 果 與 實 測 值 基 本 吻 合。入為 了 研 究 未 飽 和 土 壤 中 熱 、 水 · P i h 的 遷 移 規(guī) 柳 木 文 在 一 維 土 柱 實 驗 裝 置 上對南京地區(qū)菜園 黃土進(jìn)行了 一系列模擬自 然條 件下 遷移過程的實 驗研究以 得到了不同工況下土壤中熱質(zhì)遷移過程的遷移規(guī)律和各主要因素的影響，并與前人所作的 砂土中的 熱質(zhì) 遷移 進(jìn)行了 對比 分析。 對比 結(jié)果 表明

4、 壤土 在熱 滲透、 水分 鹽 分 遷 移 分 區(qū) 等 方 面 具 有 其 特 殊 的 性 質(zhì)。)在 實 驗 研 究 的 基 礎(chǔ) 上 對 土 壤 內(nèi) 熱 質(zhì) 遷 移 機(jī) 理 進(jìn) 行 了 理 論 上 的 研 究 ; { 并 對 土壤一環(huán)境之間的能量與物質(zhì)交換過程進(jìn)行了 分析。根據(jù)不平衡熱力學(xué)唯象理論，以 含水率梯度、 溫度梯度、蒸汽壓力梯度和鹽濃度梯度為主要推動力，發(fā)展了一套土壤 一環(huán)境系統(tǒng)中水、 熱、 汽、鹽遷移的數(shù)學(xué)模型。 利用該模型

5、對實驗工況下的熱質(zhì)遷移過程進(jìn)行了 數(shù)值模擬， 模擬結(jié)果與實 測結(jié)果相當(dāng) 接近， 表明 該模 型 是 合 理 可 靠 的 . Y最后，本文基于W i n d o w s 9 8 平臺了一套土壤中熱質(zhì)禍合遷移仿真軟件， 利用面向 對象的語言V i s u a l B a s i c編制 。 降 軟 件 人 機(jī) 對 話 友 好 ， 界 面 美 觀 ， 操 作 簡 便。 而且與I n t e r n e t 關(guān)系也 相當(dāng) 友好。 經(jīng)過 進(jìn)一步

6、 完善， 可 為我國 土 情預(yù)報提供 一 套 可 靠 的 實 用 軟 件 。 )關(guān) 鍵 詞 : 土 壤 ， 多 孔 介 質(zhì) ， 傳 熱 傳 質(zhì) ， 仿 真 ， 分 買一 1一b e o p e r a t e d e a s i l y .s e t o f s o f t wa r e f o rAn d i t i s a l s os o i l c o n d i t i o n sf r i e n d l

7、yf o r e c a s twi t h I n t e r n e t . A f t e r i mp r o v e me 爪， ac a n b e p r o v i d e d f o r p r a c t i c a l p u r p o s e .K e y w o r d s : S o i l , P o r o u s M e d i a , H e a t a n d M a