[发明专利]一种考虑未冻水含量非线性变化的冻土相变潜热计算方法

摘要

本发明提供一种考虑冻土未冻水含量非线性变化的冻土相变潜热计算方法，该方法包括将冻土未冻水含量随负温的变化关系表示成数学方程的形式，并对该方程进行求导，随后将无穷小负温区间内的潜热变化量用求导后的方程表示出来，进而通过积分的方法将考虑未冻水含量非线性变化的冻土相变潜热计算出来。本发明的效果是考虑了潜热随未冻水含量变化不断变化的事实，提供的方法能够刻画出潜热与不同负温的变化关系。通过多次实测和计算表明，该计算方法的预测精度较传统方法提升了72.4％。精度的提高能够最大限度的实现冻土非线性相变潜热的计算，为冻土工程中的温度场计算提供便利。

主权项

1.一种考虑未冻水含量非线性变化的冻土相变潜热计算方法，该方法包括以下步骤：1)将冻土未冻水含量随负温的变化关系表示成式(1)的形式，式(1)为：Wu(T)＝AeBT+CT3+DT2+ET+F              (1)式中，Wu(T)为温度T时刻的冻土未冻水含量百分比％；A、B、C、D、E、F为拟合常数；T为温度℃；e为超越数。2)对式(1)中的T求导数，即为：Wu(T)'＝ABeBT+3CT2+2DT+E               (2)3)在无穷小负温区间内的潜热变化量dQ可表示为式中，dQ为无穷小负温区间内的潜热变化量，单位为kJ/kg；L为水凝结成冰释放的热量，单位kJ/kg；ρd为土样的干密度，单位为kg/m3；ρ为土样的密度，单位为kg/m3；dT为无穷小负温区间，单位为℃。4)某负温区间[Tn～Tj](Tn＜Tj)区段内的冻土相变潜热为式中，为负温区间[T_n～T_j](T_n＜T_j)区段内的冻土相变潜热，单位为kJ/kg。