[发明专利]多孔弹性介质热-流-固耦合瞬态响应计算方法及装置

说明书

本公开涉及多孔弹性介质的瞬态响应分析领域，尤其涉及一种多孔弹性介质热‑流‑固耦合瞬态响应计算方法及装置。该方法包括：获取多孔弹性介质相关参数；根据多孔弹性介质相关参数建立多孔弹性介质热‑流‑固耦合形式；基于本征值理论和类Stroh方法构造Laplace域上单层多孔弹性介质解的形式，或多层多孔弹性介质任一层上解的形式；基于传播矩阵法获取多孔弹性介质各物理量Laplace域的通解，并根据边界条件确定各物理量Laplace域的特解；基于Laplace数值反变换方法获取多孔弹性介质的热‑流‑固耦合瞬态响应。通过采用解析方法求解弹性介质的热‑流‑固耦合瞬态响应，可降低计算量并提高计算速度。

技术领域

本公开涉及多孔弹性介质的瞬态响应分析领域，尤其涉及一种多孔弹性介质热-流-固耦合瞬态响应计算方法及装置。

背景技术

工程实践中多孔介质的渗流作用不可忽视，变温对工程稳定性的影响也得到了广泛重视。因此，在工程计算多孔介质瞬态响应问题时，必须考虑热-流-固的耦合效应。但是，目前还没有有效的方法计算层状饱和多孔弹性介质热-流-固耦合下的瞬态响应。

发明内容

针对本领域现有技术中存在的上述问题，本公开提供了一种多孔弹性介质热-流-固耦合瞬态响应计算方法及装置。

一方面，本公开实施例提供了一种多孔弹性介质热-流-固耦合瞬态响应计算方法，该方法包括：

获取多孔弹性介质相关参数，所述参数包括所述多孔弹性介质的几何参数、温度场参数、渗流场参数、应力场和渗流场耦合参数以及应力场和温度场耦合参数；

根据所述多孔弹性介质相关参数建立多孔弹性介质热-流-固耦合形式；

基于本征值理论和类Stroh方法构造Laplace域上单层多孔弹性介质解的形式，或多层多孔弹性介质任一层上解的形式；

基于传播矩阵法获取所述多孔弹性介质各物理量Laplace域的通解，并根据边界条件确定各物理量Laplace域的特解，所述物理量包括所述多孔弹性介质的温度、压力、应变和位移；

基于Laplace数值反变换方法获取所述多孔弹性介质的热-流-固耦合瞬态响应。

可选地，所述根据所述多孔弹性介质相关参数建立多孔弹性介质热-流-固耦合形式，包括：根据所述多孔弹性介质相关参数构建多孔弹性介质的应力场方程、温度场方程和渗流场方程；

所述应力场方程包括应力平衡方程(1)和本构方程组(2)；

其中，方程组(2)中压力项P的表达式为公式(3)；

在上式中，表示对物理量σ_ij求j轴的偏导数；σ_ij为与i轴垂直的面上与j轴方向一致的应力，N/m²；ε_ij为与i轴垂直的面上与j轴方向一致的应变；u_i为与i轴垂直的面上的位移，m；C_ij为与i轴垂直的面上与j轴方向一致的弹性系数，N/m²；C₄₄，C₅₅，C₆₆为剪切模量，N/m²；为与i轴垂直的面上的Biot固结系数，N/(m²·K)；为与i轴垂直的面上的面应力-温度系数，N/(m²·K)；P为压力，Pa；θ为温度，K；M为Biot模量，N/m²；为体应变-温度系数，1/K；ξ为容水度，％；i＝1，2，3；j＝1，2，3；所述温度场方程包括热传导方程(4)和热平衡方程(5)；