A new water and heat transfer model in the frozen and thaw soil

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,A new water and heat transfer model in the frozen and thaw soil,Liye,Song,1,Xiaobing,Feng,2,Zhenghui,Xie,1,ysong,1 Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,100029,Beijing,China,2 Department of Mathematics,The University of Tennessee,Knoxville,TN 37996,冻融土壤水热耦合问题的理论研究,水热耦合迁移模型,(Philip and de,Vries,1957;de,Vries,1958);,20,世纪,60,年代以来，冻融条件下，,在,Philip,和,de,Vries,模型基础上建立起来的机理模型,(Harlan,1973);,应用不可逆过程热力学原理描述土壤水热通量,(Kay,和,Groenevelt,1974;Kung,和,Steenhuis,1986),不足之处：,模型对水冰在整体上进行考虑，但没有明确指明土壤中,液态水与固态冰的临界点的位置。,改进的水热耦合模型,Z=0,z=,u(t,),z=L,未冻结区,冻结区,未冻结区,0,u(t),根据质量和能量守恒定律，一维垂向非饱冻结冻融土壤的水、热耦合方程为：,在现有的文献中，对,K,、,D,通常假设只依赖于含水率，而本模型还考虑了温度的效果,；,可通过数值实验验证 的影响是否可以忽略；,冻结区,u(t),L,由于不存在液态水，所以不考虑水的流动，建立类似非冻结区的热流方程,:,是冰的热容和热传导率，可考虑取常数。,下面考虑冻结区水流方程的建立。我们需要对,u(t),L,进行整体的考虑。,在,t,时间段内，冻结区内冰的质量变化为：,设冰水临界面,z=,u(t,),的运动速度为,V(V=,du/dt,),，考虑由于边界的运动引起的冻结区冰的质量的变化，,从而，在,t,时间段内，,两边同时除以,t,并取极限得,由此得到在冻结区的水流方程：,为了模型,(1)-(3),的完整性，我们需要选择某种临界条件。在这里我们选择如下的经典,Stefan,条件,:,Initial condition,运动边界,总含水量和总含冰量,目前的工作：,未冻结区,冻结区,未冻结区,Z=0,Z=u1,Z=u2,Z=L,THANKS!,