A coupled cryogenic thermo-hydro-mechanical model for frozen medium: Theory and implementation in FDEM

联轴节(管道) 机械 冻胀 多孔介质 磁导率 传热 岩土工程 材料科学 地质学 物理 多孔性 化学 生物化学 冶金
作者
Lei Sun,Xuhai Tang,Kareem Ramzy Aboayanah,Qi Zhao,Quansheng Liu,Giovanni Grasselli
出处
期刊:Journal of rock mechanics and geotechnical engineering [Elsevier BV]
被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.jrmge.2023.09.007
摘要

This paper presents the development of a coupled modeling approach to simulate cryogenic thermo-hydro-mechanical (THM) processes associated with a freezing medium, which is then implemented in the combined finite-discrete element method code (FDEM) for multi-physics simulation. The governing equations are deduced based on energy and mass conservation, and static equilibrium equations, considering water/ice phase change, where the strong couplings between multi-fields are supplemented by critical coupling parameters (e.g. unfrozen water content, permeability, and thermal conductivity). The proposed model is validated against laboratory and field experiments. Results show that the cryogenic THM model can well predict the evolution of strongly coupled processes observed in frozen media (e.g. heat transfer, water migration, and frost heave deformation), while also capturing, as emergent properties of the model, important phenomena (e.g. latent heat, cryogenic suction, ice expansion and distinct three-zone distribution) caused by water/ice phase change at laboratory and field scales, which are difficult to be all revealed by existing THM models. The novel modeling framework presents a gateway to further understanding and predicting the multi-physical coupling behavior of frozen media in cold regions.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
槐晨垚发布了新的文献求助10
1秒前
俏皮代云完成签到,获得积分10
1秒前
发财发布了新的文献求助10
1秒前
寻晚境发布了新的文献求助10
1秒前
zxw关注了科研通微信公众号
2秒前
2秒前
2秒前
3秒前
黄天发布了新的文献求助80
3秒前
MetalHead完成签到,获得积分10
4秒前
monkey发布了新的文献求助10
4秒前
陆lulu发布了新的文献求助30
4秒前
cp发布了新的文献求助10
4秒前
add完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
丽晴安然完成签到,获得积分10
5秒前
优美寒荷发布了新的文献求助10
5秒前
xiangfei2006发布了新的文献求助10
5秒前
sszxlijin完成签到,获得积分10
5秒前
liubr_kyt完成签到,获得积分10
6秒前
虚心早晨完成签到,获得积分10
7秒前
开朗的曼柔完成签到 ,获得积分20
7秒前
7秒前
hnpyww完成签到,获得积分10
7秒前
开放大地完成签到,获得积分10
7秒前
丘比特应助没有昵称采纳,获得10
7秒前
李健应助风趣健柏采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
空白完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
YSL发布了新的文献求助10
9秒前
幸福的大雁完成签到,获得积分10
9秒前
脾气暴躁的小兔完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
桐桐应助JUAN采纳,获得10
10秒前
10秒前
yjh123应助寂寞的灵波采纳,获得30
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Child and Adolescent Mental Health 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7599209
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9175441
关于积分的说明 19644916
捐赠科研通 7175424
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3268450
关于科研通互助平台的介绍 2432938
邀请新用户注册赠送积分活动 2261942