Исследование фазового перехода в промерзающем грунте

Abstract

В данной работе на основе уравнений неизотермической двухфазной фильтрации рассматривается задача движения воды и воздуха в замерзающем / протаивающем грунте. Для этого используются уравнения сохранения массы, двухфазной фильтрации и теплового баланса. Предложенная одномерная математическая модель учитывает фазовый переход в протяженной области, изменяющиеся фильтрационные свойства грунта и фильтрацию воды к области фазового перехода. Приводятся несколько эмпирических зависимостей для интенсивности фазового перехода вода — лед и их верификация с помощью экспериментальных данных из литературных источников. Численные эксперименты показали выполнение физического принципа максимума для пористости грунта и формирование в грунте слоя с меньшей проницаемостью, который влияет на впитывающую способность грунта и распределение поверхностного и грунтового стока в период весеннего снеготаяния. Предложенная математическая модель может использоваться для моделирования тающего снега на поверхности мерзлого грунта.

Keywords

• термодинамика грунта
• неоднородная среда
• фазовые переходы
• многофазная фильтрация
• пористая среда