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非饱和土热-湿耦合普遍存在于路基和大坝等工程中。通过一维热-湿耦合控制方程,采用FlexPDE（Par-tial differential equation）软件对非饱和土热-湿耦合进行分析,研究非饱和土热-湿耦合作用下热传导及含水量分布的特征,探索重力对热-湿耦合的影响。结果表明:耦合效应对含水量分布的作用是明显的,在入渗流量较小时,重力对非饱和土的热-湿耦合的影响非常微弱;等温下气扩散系数对非饱和土热-湿耦合的影响可忽略。 相似文献
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对土壤中热和水分迁移过程进行了数值模拟及实验验证。理论上,通过对土壤内热和水分迁移机理分析,根据质量守恒和能量守恒原理,建立了土壤非饱和区热和水分迁移的理论模型。并对大气对流条件下土壤内热和水分迁移进行了数值模拟。实验上,对大气对流环境条件下土壤内热、水分迁移过程进行了研究。通过数值计算和实验测量,获得了不同大气对流速度作用下土壤中温度、含水率分布。 相似文献
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以南方的土壤和气候条件为背景,在裸露土壤的非恒温模型一维非饱和水流运动方程后增加根系吸水函数项得到作物地的土壤一维非饱和水流运动方程,与土壤中非稳态热流方程构成作物地的土壤水热耦合运移模型,联合初始边界条件,采用隐式差分法进行数值求解.结果表明：该水热运移耦合模型模拟值与实测值基本吻合,其拟合精度随土层深度增加而提高. 相似文献
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利用长期定位试验的土壤,研究了温度、水分、热力学函数之间的关系。结果表明,不同玉米秸秆还田土壤比较,土壤水势温度效应为高量玉米秸秆还田〉低量玉米秸秆还田〉单施化肥;在同一温度条件下,提高土壤水势可增加土壤非饱和导水率,呈现高量玉米秸秆还田〉低量玉米秸秆还田、单施化肥;在相同的土壤含水量条件下,增加温度可提高土壤非饱和导水率,其导水率温度效应值（dk/dt）高量玉米秸秆还田〈低量玉米秸秆还田和单施化肥。土壤含水量一定时,随着相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变增大,土壤非饱和导水率也增大,并且高量玉米秸秆还田大于低量玉米秸秆还田和单化施肥,拟合得出的相对偏摩尔自由能变和相对偏摩尔焓变与土壤非饱和导水率方程,具有较好的适应性。 相似文献
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表层土壤容重对黄土坡面养分随径流迁移的影响 总被引：4，自引：1，他引：4
农田化学物质随地表径流迁移的问题,既是农业问题,又是水环境问题。地表土壤容重是影响土壤溶质随径流迁移的重要因素之一。通过室内模拟试验,研究了降雨条件下土壤容重对黄土区坡面土壤氮、磷和钾随径流迁移过程的影响。结果表明,随着土壤容重增大,初始产流时间提早,径流系数增大,土壤流失量增多,土壤磷和钾流失量也随之增大。径流养分浓度变化对土壤容重响应程度的大小次序是：NO3ˉ-N〉PO4^3-P〉K^＋。径流养分流失率过程曲线存在“峰值点”,它是土壤容重、溶质理化特性以及土壤水文参数综合作用的结果。通过数学模拟,进一步证实了幂函数是模拟黄土区非饱和水流条件下养分流失过程的最佳模型。本研究为深入理解黄土坡面径流溶质迁移机理提供了参考。 相似文献
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A system atic study of coupled heat and mass transfer in unsaturated soils under complex boundary conditions was carried out and a mathematical model of heat and mass transfer in unsaturated soils was established by non-equilibrium thermodynamic theory. The gradient of volumetric moisture content, the gradient of temperature, the salt mass concentration and vapor pressure were the primary driving forces influencing the process of heat and mass transfer in unsaturated soils. Based on the thermodynam ic analysis and the mass and energy conservation principles, a set of mass and energy equations were developed. The initial and boundary conditions of soil column for one dimension were also given out. 相似文献
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本文建立了一个冻土水盐热运动的数学模型。为了考虑土壤冻结和化冻时冰—液相变的影响,在传统土壤热传导方程中加入了溶化潜热运动项和存传统土壤水分运动方程中加入了相变项,从而推导出了三个相互关联的冻土水盐热运动方程,并提出了描述冻土未冻水含量随土壤冻结温度而变化的土壤冻结特征曲线及其实验测定方法。这个模型既可适应于冻土,也可适应于未冻土。 相似文献
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One of the best ways to evaluate the coupled heat and mass transfer in soil is to measure the heat flux and water distribution simultaneously. For this purpose, we developed an apparatus for measuring the one‐dimensional steady‐state heat flux and water distribution in unsaturated soil under reduced air pressure. The system was tested using four samples with known thermal conductivity (0.6–8.0 W m?1 K?1). We confirmed that the system could measure the one‐dimensional steady‐state heat flux under a fixed temperature difference between ends of the samples over a wide range of thermal conductivity values. Time domain reflectometry was used to measure the water distribution with a repeatability of less than ± 1.0%. We used the apparatus to measure the soil heat flux and distribution of water content and temperature under steady‐state conditions with reduced air pressure. The initial volumetric water content, θini, of the soil samples was set at 0.20 and 0.40 m3m?3. For a θini of 0.20, the heat flux was not significantly affected by air pressure, and the water content on the hot side decreased whilst that on the cold side increased, i.e. a pronounced water content gradient was formed. For a θini of 0.40, the heat flux increased sharply with reduced air pressure, and the water content did not change, i.e. a homogeneous water distribution was observed. The increase in the heat flux with air pressure reduction is caused by the vapour transfer in soil pores. We found that a large vapour transfer took place in the soil with the homogeneous water distribution, and that the vapour transfer was less in the soil with the pronounced water content gradient. These experimental facts were entirely different from the traditional knowledge of vapour transfer in soil under temperature gradients. A lack of data on heat flux must have resulted in the previously incorrect conclusions. The new apparatus will serve to clarify the intricate phenomena of thermally induced vapour transfer in unsaturated soil in further experiments. 相似文献
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日光温室热环境模拟模型的构建 总被引：13，自引：17，他引：13
该文建立了日光温室热环境模拟模型,定量描述了日光温室内的太阳辐射、对流换热、辐射换热、热传导、自然通风和水分相变带来的潜热对日光温室热环境的影响,根据质能平衡和传热学理论,得到一组关于覆盖物、室内空气、温室分层后墙、分层地面土壤、分层后坡和作物热平衡的微分方程组。利用MATLAB的强大计算能力与VB的良好用户界面建立模拟计算软件,可求得温室各组成部分的温度。通过试验验证,该模型能够比较准确预测日光温室环境温度。 相似文献
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川西北高寒区在黄河和长江上游的水源涵养与补给、生态平衡中发挥着重要作用,该区土壤长期受到昼夜及季节性冻融作用影响,但土壤水分和热量在受到冻融交替作用后的变化规律,及其在草地退化及沙化过程中的作用还不明确。通过野外采集土样进行室内土柱模拟水热运移实验,利用有限元软件HYDRUS建立了一维土柱模型,开展基于冻融循环作用后的非饱和沙化草地和天然草地土壤水热迁移过程的数值计算研究,揭示不同冻融界面条件下沙化草地和天然草地土壤的水热分布特征、空间运移特性。结果表明：HYDRUS软件模拟沙化草地和天然草地土壤体积含水率的模拟结果R2>0.98,其平均值分别为0.997,0.996,模拟效果较理想;在土壤温度特性方面,模拟结果R2>0.98,平均值0.999,HYDRUS软件较好地模拟了川西北高寒区冻融交替作用后天然草地和沙化草地土壤温度和体积含水量的变化特征。通过模拟预测发现,反复冻融作用后,天然草地和沙化草地土壤体积含水率随时间变化均呈现上下波动的趋势,天然草地各土层体积含水率总体均高于沙化草地含水率;土壤温度模拟值呈现先波动上升后波动下降... 相似文献
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土壤蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度特性模拟 总被引：2，自引：1，他引：1
为探索内蒙中部地区地源热泵蓄热-放热过程中地埋管周围土壤温度变化特性,以垂直U型地埋管周围土壤为研究对象,基于有限元分析法建立了二维非稳态传热物理数学模型。在与试验结果进行验证的基础上,对土壤蓄热、放热和蓄热-放热耦合过程进行模拟研究。分析了热作用半径、单位管长换热量和土壤温度随热泵运行时间及运行模式的变化规律;单一条件下的蓄热、放热以及蓄热-放热耦合模式下土壤热平衡问题,探讨了流体入口流速、温度、土壤类型和热泵运行模式等因素对土壤温度场的影响。研究结果表明:热作用半径随蓄热时间的增加而增大且逐渐趋于平缓,热泵运行25和28 d后,热作用半径分别为3.3和3.4 m;流体入口温度对热作用半径及单位管长换热量影响较大但流体流速影响较小,流体入口温度和速度分别为40、60℃和0.6、1.2 m/s时,对应热作用半径分别为3.7、4.5和3.5、3.6 m。合理的间歇运行模式对换热量及埋管周围土壤温度的恢复均有改善;土壤导热系数越大土壤温度恢复时间与效果越佳,土壤导热系数为3.1 W/(m?K)时恢复后温度为9.3℃(土壤初温9.5℃)。此外,蓄热-放热耦合模式下换热量不等对土壤热平衡具有较大影响。试验验证表明,所建模型具有一定的准确性其相对最大误差为5.35%。 相似文献