TEMP/W + TEMP3D（地下热传递分析软件）

 

  TEMP/W软件是一款岩土体温度场分析程序，采用有限元法来模拟由于环境的改变或建筑物、管道施工引起的地基内热量变化。TEMP/W软件内包含了全面的模型公式，使得用户对简单或复杂的地热问题都可以进行分析。

 

  TEMP/W软件可用于地下结构、土木、采矿工程等问题的设计和地热分析，包括承受冻融变化的设备的设计。

 

  另外需要注意的是，在2019年12月份开发人员在软件中新加入了TEMP3D模块，能够分析多孔介质中的3D热传递问题，在TEMP3D中能够快速创建3D几何体，并将材料特性和分析的边界条件应用到3D的对象上去，同时能够生成有限元网格以及求解，在后处理这块提供了强大的可视化工具去显示我们计算得到的结果。这也加强了GeoStudio软件的地热分析能力。

 

 

1、典型应用：

• 发热建筑下或地下埋管发热引起的永久冻结带的退化
• 冷藏管周围的霜凝结的发展
• 地面冻结引起的土体稳定性问题，包括采矿钻杆周围的冻结管或地下水坝顶部的热电管的使用
• 铁路和机场跑道下的冻融作用
• 天然滑冰场和冬季路基等寒区结构内部的冻深渗透
• 分析各种防冻或融化的隔温层的隔热效果

 

 

2、TEMP/W软件的特点：

• 分析稳态或瞬态的温度场，分析维度包括二维平面分析和二维轴对称分析。
• 边界条件类型包括温度和热流（定值或为时间的函数）边界、热虹吸边界、热对流面边界，以及导入测量好的气象数据。
• 由未冻水含量作变量的相变潜热函数。
• 可以分别定义每一种土体冻结和未冻结时的体积热容和体积含水量。
• 当节点温度的变化量高于指定的变化量时，自适应的时间步将会自动插入额外的时间步来计算。
• 初始条件由先前的分析或指定的节点温度得到。
• 土体的导热性随温度不同而变化，TEMP/W软件用一个广义的导热函数来进行调节，这样就使得土体结构在由融化状态转变未冻结状态或由冻结状态转化到融化状态时土体的导热性可以认为是一种平滑过渡。

 

 

3、与其它软件的耦合应用：

  测量得到的气象数据可以从电子表格中导入到TEMP/W中，这些数据可以确定在地面上有没有积雪时的真实温度，TEMP/W用降水数据来确定冬天的积雪深度，也能用能量近似平衡方法来计算积雪下的地面温度，也能确定春天时积雪的融化量。TEMP/W结合SEEP/W或AIR/W可以进行对流热交换分析。

 

 

 

4、TEMP3D的应用及功能特点：

1）应用：

TEMP3D具有类同于TEMP/W的功能，并可以模拟更大范围的地热问题。

• 地面冻结系统设计：

在许多隧道、污染管理和土木工程项目中，控制地下水位和稳定场地是至关重要的。TEMP3D中的对流面和热虹吸边界条件可用于三维地面冻结系统的分析和设计。与SEEP3D相结合，即使是复杂的物理系统也可以分析强制对流热传递。

• 基础设施在冻土下的影响：

在北方或者高原的寒冷区域，地区性的永久冻土会影响到公路和地基的完整性。TEMP3D提供了评估暖化的工具，并设计了对应的措施，以蕞大限度地减少它们对整体结构的影响。

• 覆盖系统热响应设计：

在北部地区的矿山废物、垃圾填埋和矿山复垦等结构系统的设计中，通常涉及复杂的热力和水力影响。TEMP3D为分析覆盖系统的三维热响应提供了方法，可以与SEEP3D结合使用以分析季节性冻结系统中的水分运动。

• 气候变化影响：

气候变化可能会影响到基础设施的完整性。TEMP3D提供了相变方案，以解决非饱和-饱和多孔介质中的冻融问题。

 

2）功能热点：

• 包括时间在内的综合分析
• 完整的边界条件范围（所有分析类型）
• 可自动生成网格
• 精确的发散与收敛的算法
• 稳态和瞬态的分析类型
• 与BUILD3D集成可解决复杂的3D几何形状
• 热函数的估计功能
• 水、空气和蒸汽传输的强制对流
• 强大的结果可视化功能

 

 

温度场TEMP/W

 

1、TEMP/W+SEEP/W对流热传导分析温度场云图

 

 

2、管线冻结分析温度场云图

 

 

3、阿拉斯加费尔班克斯的热虹吸器温度场瞬态分析