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水热耦合对冻土区埋地管道土壤温度场的影响
第 39卷第 6期 当 代 化 工 Vo1.39,No.6
2010年 12月 Contemporary Chemica1 Industry December,2010
水热耦合对冻土区埋地管道
土壤温度场的影响
陈笑寒, 马贵阳, 杜明俊
(辽宁石油化工大学石油天然气工程学院, 辽宁 抚顺 113001)
摘 要:冻土区埋地热油管道最常见的安全 问题是冻害破坏。当环境温度降至冰点以下,土壤中水分的冻结
将伴随着水分向冻结前锋迁移,产生不均匀冻胀,加之周期性不可逆的冻融循环,极易造成管道失稳甚至破裂。
研究管道冻害成因,应先预测埋地管道周围土壤冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系。采
用有限体积法,建立土壤多孔介质水热耦合相变模型,利用 SIMPLER算法进行数值求解,为了研究水分对土壤
温度场的影响,这里对无水土壤和饱和含水土壤两种极限情况进行对 比分析,结果表明:在输油管道运行初期,
两种情况土壤温度场接近,随着运行时间的延长,饱和含水土壤温度场偏高,水分迁移和冰水相变对土壤温度场
具有一定影响。
关 键 词:热油管道; 水分迁移; 冰水相变; 温度场; 数值模拟;
中图分类号: TE832-3 文献标识码 : A 文章编号: 1671—0460(2010)06—0693—03
InfluenceofHydrothermalCouplingonHot
SoilTemperatureFieldAroundUndergroundPipelines
CHEN Xiao—han, MaGui-yang,DUMing-jun
(SchoolofStorage—TransportandArchitectureEngineeringLiaoningShihuaUniversity,LiaoningFushun113001,China)
Abstract: A rfeezing damage isacommon problem forpipelinesburied in rfozen underground area.W hen the
temperaturedropsbelow freezing,rfozensoilmoisturemovesforwardalongwithrfeezingofwater,whichcanresultin
heterogeneousfreezingexpansion,combinedwithperiodicrfeeze—thaw cycle,pipelinesraeeasyinstabiliyt orbreak.To
studyrfeezingdamageandatkescientificandeffectivemeasurestopreventrfeezingdamage,itisnecessarytopredictthe
changesofthetemperaturefieldofrfozensoilsaroundundergroundpipelinesintherfeeze—thawprocess,andthechange
relationshipbetweenthetemperautrefieldandmoisutrefield.Inthispaper,aporousmedium soilhydrothermalcoupling
phasechangemodelwasesatblishedwithfinitevolumemethod,thetemperaturefieldofthesoilsaroundun derground
pipelineswasnumericallysimulatedbyusingSIMPLER method,influenceofmoistureonsoilinthet
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