固相可降解土体多场耦合模型及有限体积法数值实现

固相可降解土体内部作用异常复杂,分析其水–力–热–化多场耦合行为对于解决相关工程问题具有重要意义。基于多孔介质基本理论,从可降解土体固液气三相系统的质量、动量及能量守恒出发,建立了考虑降解相变、液气运移、骨架变形、热量传递等过程的多场耦合理论模型。以液相压力、气相压力、组分质量分数、溶质质量浓度、温度、骨架位移和孔隙率为基本未知量,采用有限体积法对耦合模型控制方程进行数值离散,以顺序耦合的求解思路对耦合模型进行求解,并研发了相应的数值求解器。开展砂柱排水试验、多孔介质中溶质迁移和传热过程、可降解生活垃圾试验的模拟,验证了耦合模型及数值求解器的正确性。模型及程序有助于加深对可降解土体多场耦合模型控制方程建立、本构关系确定以及数值实现的理解,为相关可降解土体多场耦合模型建立奠定基础。