多孔介质中热、湿、盐传输的建模

Rhayssa Maryell Marra Ribas, G. Santos
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摘要

混凝土结构会遭受各种类型的破坏,这可能会大大降低其使用寿命。其中一个负责这个过程的是将盐输送到混凝土的孔隙中。除了加速钢的腐蚀过程外,这些盐还会集中在某些点(成核),造成结构的裂纹和裂缝,从而降低其强度。在此背景下,本研究的目的是数值分析这种向多孔结构的传输是如何发生的,同时考虑多孔介质中的热、水分和盐的传输。摘要采用有限体积法对控制方程进行离散化,并采用多三对角矩阵算法(MTDMA)求解代数方程组,该算法允许同时求解控制方程。为了验证模型,对不同边界条件下的模拟进行了比较,并与Zanden、Taher和Arends(2015)提出的等温模型进行了比较,结果具有令人满意的相似性。从结果中还可以观察到水分输送对多孔介质中盐置换的影响,无论是在干燥过程中,还是在ibibicao过程中。因此,本研究在分析盐在多孔介质中的输运方面具有广阔的前景,能够为防止混凝土的腐蚀和变质过程提供重要的信息。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
MODELAMENTO PARA O TRANSPORTE DE CALOR, UMIDADE E SAL EM MEIOS POROSOS
As estruturas de concreto podem sofrer diversos tipos de danos, que podem diminuir consideravelmente a sua vida util. Um dos responsaveis por este processo e o transporte de sais para dentro dos poros do concreto. Alem de acelerar o processo de corrosao na armacao de aco, estes sais podem se concentrar em alguns pontos (nucleacao), causando trincas e fissuras na estrutura, diminuindo consequentemente, a sua resistencia. Neste contexto, o objetivo deste trabalho e a analisar numericamente como ocorre esse transporte para dentro das estruturas porosas, considerando simultaneamente o transporte de calor, umidade e sal no meio poroso. A discretizacao das equacoes governantes foi realizada usando o do metodo dos volumes finitos, sendo o sistema de equacoes algebricas resolvido por meio do Algoritmo da Matriz Multi Tri-Diagonal (MTDMA- MultiTriDiagonal Matrix Algorithm), que permite a resolucao simultânea das equacoes governantes. Para a verificacao do modelo, diversas simulacoes considerando diferentes condicoes de contorno foram realizadas e comparadas com modelo isotermico apresentado por Zanden, Taher e Arends (2015), apresentando satisfatoria semelhanca entre os resultados. A partir dos resultados pode-se observar tambem a influencia do transporte de umidade no deslocamento do sal dentro do meio poroso, tanto no processo de secagem, quanto no processo de ibibicao. Deste modo, este trabalho mostrou-se promissor na analise do transporte de sal no meio poroso, sendo capaz de fornecer informacoes importantes para a prevencao dos processos de corrosao e deterioracao do concreto.
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