Глубина промерзания грунта
Тип задачи:
Плоско-параллельная задача расчета нестационарной теплопроводности.
Геометрия:
Прямоугольная область (10 м x 13 м)
Данные:
Теплопроводность грунта - 0.63 Вт/К-м
Теплоемкость грунта – 1100 Дж/кг-К
Плотность грунта – 1600 кг/м³
Температура наружного воздуха: климатические условия г. Дмитров Московской области.
Задание:
Рассчитать максимальную глубину промерзания грунта.
Решение:
Температура в массиве меняется под действием изменения температуры на поверхности. Период изменения температуры равен 1 году (t = 31 536 000 секунд). Анализ среднемесячных температур по данным СП климатологии для города Дмитров Московской области показал, что среднегодовая температура равна 3.8 °С, а функция синуса дает неплохую аппроксимацию среднемесячных температур:
T(x) = 3.8 + 13.7 * SIN(x * π/6 – π/2), где x - номер месяца.
По трём остальным границам грунтового массива принимается тепловой поток равным нулю.
В ELCUT решается нестационарная задача теплопроводности с начальным равномерным распределением температуры 3.8°C. При данной начальной температуре решение быстро сходится за 2 годовых цикла.
Результаты
Ниже представлены графики температуры грунта по глубине для разных фаз годового цикла.
Максимальная глубина промерзания 2.45 м получается через 16/24 года, считая от самого жаркого месяца.
