code_aster︱通过THM模拟研究CIGEO高放区的压裂风险
关于code_aster
SALOME_MECA是一个具有用户友好图形界面的开源软件，它在SALOME数值模拟平台中集成了code_aster有限元计算程序，是由法国电力公司研发部开发的计算机辅助工程CAE软件，可以用来研究线性、非线性问题，作动、静态的热、力耦合结构分析。AsterStudy是一个全新的在SALOME_MECA平台内的code_aster用户图形交互界面模块，将数据设置和力学算例的启动在SALOME平台内统一化，代替了传统的aster模块和EFICAS界面，用户体验已经可以媲美商业软件。
code_aster提供全系列的多物理场分析和建模方法，远远超出了热-力计算代码的标准功能。该软件包含广泛的本构定律（如弹性、弹塑性、弹粘塑性、辐射下的燃料棒和金属，等等），能够处理线性和非线性问题（接触，摩擦，断裂力学，地震分析，等等），同时，也可被用于土木工程结构的性能分析，微观尺度的晶粒计算，几乎含盖了核工业涉及的所有固体力学应用领域。
通过THM模拟研究CIGEO高放区的压裂风险
研究背景
CIGEO区域存储高放射性储存罐，例如经过玻璃固化处理的乏燃料棒，是法国放射性废物的主要组成成分。
一个区域由以下几个部分定义：
储存槽之间的孔距
储存槽的长度和一个槽能容纳的储存罐数量
距离槽底的深度
连接储存槽的长廊
计算方法
要满足的2个条件
1.岩石温度不能超过90℃
需要模拟储存槽内部的精确3D结构
温度（Syrthes计算结果）
2.THM限制
温度因胀差引起间质压力
压强和温度影响应力
Terzaghi有效应力需小于岩层的牵引阻力
压强 （Code_Aster计算结果）
THM在Code_Aster中的一些通用假设
假设总应力为
饱和或不饱和状态，质量守恒定律均成立
Darcy定律应用在液体和气体之间
Fick定律应用在混合物中
很多力学定律应用在不同种类的物质中，比如DrückerPrager,CamClay,Barcelonne,L&K,LKR,Hujeux等
模型完全与THM耦合
完全隐式解
THM计算：
3D计算耗费巨大（若模拟半层黏土，需要130万DOF）
无用：我们感兴趣的是更热的区域——水中的快速扩散
简化方法：
热学问题用3D模型由Syrthes计算，模拟储存槽及所有地质层
THM问题用2D模型由Code_Aster计算，只需10万DOF模拟所有地质层
按时间投射所有Syrthes的计算结果
计算结果
THM计算假设
弹性力学定律
水的膨胀随温度变化
不同地质层的区别
饱和模型 D_PLAN_THMS
极限条件
对称性（宽度Px/2范围内）
表面大气压强
温度条件看做整个区域的极限条件
1.高放射性储存槽HA1（长度100m） – C5储存罐储存85年
包含38个储存罐
储存槽孔距Px = 36 m
结果展示1年、10年、400年期储存槽内的压强变化
2.Terzaghi在沿孔垂直方向的有效限制
出现一个拉伸区域（在水平方向由对称性限制，垂直方向不受限制）
3.为了减少在粘土上的工程的影响，研究每槽容纳罐数与孔距之间的关系
结论
通过Syrthes实现了对热学的3D计算
通过Code_Aster实现了简化的各向同性的快速2D计算
通过对THM条件下(Px,Nc)的线性优化，减少了所需的计算数目
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