有限元模拟土壤孔隙对双针热脉冲法测量比热的影响

来源：土壤学报杂志2013年第6期北京时间：

作者：肖 潇,刘 刚,李保国

单位：肖 潇，中国农业大学资源与环境学院；m15201425338@163.com,刘 刚，中国农业大学资源与环境学院；liug@cau.edu.cn,李保国，中国农业大学资源与环境学院；,

摘要：双针热脉冲（DPHP）方法是目前用来测量土壤比热(c)、热导率(λ)和温度( T )的重要方法。然而，很多因素均会导致双针热脉冲法测得的λ和c存在误差，如土壤孔隙。基于三种不同粒径的石英砂，通过有限元法（FEM）模拟DPHP实验，分析土壤孔隙对DPHP法测量比热的影响，结果表明：（1）土壤孔隙导致测得的温度空间分布存在显著的各向异性，加热针周围6 mm处不同方向的比热（c）之间相对误差达到了23%；（2）DPHP方法测得的土壤热特性标准差随粒径增大而增大,这与实际实验观察的结果一致；（3）土壤孔隙的存在使得DPHP法测得的土壤比热被高估，本模拟中加热针周围6 mm处c值被高估了约6%。

关键词：双针热脉冲法;比热;热导率;有限元;高估

基金资助：国家自然科学基金项目（41371231）资助