基于非傅里叶定律的近场动力学热力耦合模型及花岗岩热损伤破裂模拟

研究岩石的热损伤破裂特征对于地热开采等工程具有重要意义。在传统常规态基近场动力学理论框架内,通过引入双相滞后(DPL)模型,提出了基于非傅里叶热传导定律推导得到的热力耦合模型。通过平板瞬态热传导问题及Lac du Bonnet(LdB)花岗岩的热损伤破裂试验对模型进行了验证。分析了温度梯度弛豫时间和热流弛豫时间对岩石热损伤破裂特征的影响。结果表明:近场动力学热力耦合模型模拟结果很好地反映了LdB花岗岩的热损伤破裂特征及温度分布的不连续性;温度梯度弛豫时间对热传导起促进作用,试件热损伤破裂程度随温度梯度弛豫时间的增加而增大,随热流弛豫时间的增加而减小。研究为深入理解岩石的热损伤破裂行为、优化地热能开采工程提供了有益的探索。