
COMSOL冻土路基水热力多场耦合模型
青藏高原的冻土区铺条公路有多难?路基在冬季冻成铁板,夏季融化变成烂泥潭。这种冰火两重天
的折腾,让工程师们头疼了半个世纪。今天咱们用COMSOL来扒一扒这个冻土路基的底裤,看看水、热、力三
场怎么玩出七十二变。
温度场就像个霸道总裁,掌控全局。在COMSOL里搞传热方程时,得特别注意相变潜热这个老六。看看
这段核心代码:
```python
# 相变项处理
def phase_change(T):
dT = 0.1 # 相变区间
L = 334e3 # 潜热 (J/kg)
return L * (1/dT) * np.exp(-(T-272.15)**2/(2*dT**2))
```
这坨代码处理的是冰水相变的过渡区。高斯函数把相变过程抻成个缓坡,避免数值计算时出现悬崖
式跳变。记得去年有个项目,相变区间设太小直接导致计算爆炸,迭代次数比珠峰海拔还高。
水分迁移是个暗流涌动的戏精。达西定律碰上冻结缘,渗透系数能差出几个数量级。COMSOL里自定
义材料属性时,这种突变函数最要命:
```matlab
% 渗透系数随温度变化
function k = permeability(T)
if T < 272.15
k = 1e-12; // 冻结状态
else
k = 1e-8; // 未冻状态
end
end
```
这种阶梯函数在计算时容易翻车,后来改成了S型曲线过渡才稳住。实测发现,冻结锋面移动速度对
渗透率的灵敏度,比女朋友的心情还难捉摸。
应力场就是个结果展示器。热胀冷缩加上冰透镜体生长,能把路基顶出个罗锅。看这个应力计算片
段: