14020.地溫場(chǎng)二維有限元數(shù)值模擬

1、中圖分類號(hào)——UDC碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q33密級(jí)公玨地溫場(chǎng)二維有限元數(shù)值模擬2DNumericalSimulationofGeothermalFieldwithFiniteElementMethod作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院(系、所)：指導(dǎo)教師：副指導(dǎo)教師：龔露地質(zhì)工程地溫場(chǎng)有限元數(shù)值模擬地球科學(xué)與信息物理學(xué)院柳建新教授沈長(zhǎng)明高工論文答辯日期迦!絲皇：止答辯委員會(huì)主中南大學(xué)2014年5月地溫場(chǎng)二維有限元數(shù)值模擬摘要：地球內(nèi)部

2、蘊(yùn)含著巨大的熱能，熱能的傳導(dǎo)與對(duì)流，導(dǎo)致地球內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造的形成和演化。了解和掌握地球內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布，對(duì)地?zé)崂碚撗芯烤哂兄匾饬x，且對(duì)地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用及油氣勘探等具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。因此，對(duì)地溫場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究地溫場(chǎng)及其分布規(guī)律具有重要意義。本文采用有限單元法對(duì)地溫場(chǎng)的熱傳遞方程進(jìn)行求解，用Fortran語(yǔ)言編寫(xiě)了相應(yīng)的二維地溫場(chǎng)數(shù)值模擬程序。地溫場(chǎng)數(shù)值模擬分為區(qū)域自動(dòng)網(wǎng)格劃分、介質(zhì)異常區(qū)及對(duì)流區(qū)的圈定、邊界條件的確定、溫度場(chǎng)的計(jì)算

3、和繪圖這幾個(gè)步驟。由于地殼中各種巖石的熱物理參數(shù)的差異，淺部地下水等地?zé)崃黧w的運(yùn)動(dòng)，高溫巖漿體的侵入作用，地形的起伏等，地溫場(chǎng)的分布會(huì)受到不同程度的影響。因此，參照相關(guān)的文獻(xiàn)資料，本文設(shè)計(jì)了五個(gè)地?zé)崮Ｐ?，?duì)建立的地?zé)崮Ｐ瓦M(jìn)行有限元模擬計(jì)算，繪制出相應(yīng)的溫度場(chǎng)等值線圖。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的對(duì)比分析，總結(jié)出計(jì)算區(qū)域內(nèi)異常體、異常區(qū)對(duì)地?zé)釡囟葓?chǎng)的影響規(guī)律。高溫巖漿體在侵入作用的早期對(duì)周?chē)臏囟葓?chǎng)影響較大，而隨著時(shí)間的推移，高溫體的影響逐漸減小，最

4、后與周?chē)臏囟葓?chǎng)達(dá)到平衡。在這過(guò)程中，圍巖溫度的變化速率與它們距離巖漿體的遠(yuǎn)近有關(guān)，離得越近，圍巖溫度上升或者下降的速率越快，反正則越慢。不同巖石介質(zhì)的熱物理參數(shù)不同，溫度場(chǎng)的分布情況也不相同。巖石熱導(dǎo)率越大的巖層中，溫度等值線越稀疏，熱導(dǎo)率越小的巖層，其溫度等值線則越密集。流體對(duì)其周?chē)臏囟葓?chǎng)的影響較大，離對(duì)流區(qū)越近的區(qū)域，受到的影響越明顯，離對(duì)流區(qū)越遠(yuǎn)的區(qū)域受到的影響則越小。沿著流體的流動(dòng)方向，溫度曲線形成一定的凸起，隨著時(shí)間的變化