Analytical solution for the soil freezing process induced by an infinite line sink

یک فرایند یخ زدایی خاک ناشی از سینک خطی نامحدود بررسی شده است، یک مشکل که معمولا در طی استفاده از تکنیک انجماد زمین مصنوعی رخ می دهد. ویژگی خاصی از روند انجماد خاک این است که مقدار آب مایع در منافذ خاک به تدریج با کاهش درجه حرارت خاک کاهش می یابد و به همین علت حرارت ناپایدار به طور مداوم آزاد می شود. پس از تقریب فرآیند تغییر فاز پیوسته خاک با یک فرایند تغییر فاز چند مرحله ای یک ماده چندشکلی، مسئله اصلی به یک مسئله استیفن چند مرحله ای استیفن تبدیل می شود. با استفاده از تکنیک تحول شباهت، یک راه حل تحلیلی برای مشکل ایجاد شده است که در آن ضرایبی وجود دارد که باید توسط یک گروه از معادلات غیر خطی تعیین شود. یک اثبات نظری ارائه شده است که نشان می دهد این ضرایب می توانند به طور مناسب توسط معادلات غیر خطی تعیین شوند. نتایج محاسباتی راه حل تحلیلی با مقادیر راه حل عددی مقایسه شده و دو راه حل در توافق خوب هستند. اثرات تغییر پارامترهای مختلف بر روی حرکت جبهه انجماد مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که نادیده گرفتن وجود آب آشامیدنی، سرعت پیشروی انجماد را فراموش نخواهد کرد. خطای نسبی این کمبود در شرایط مختلف نیز بررسی و مورد بحث قرار گرفته است. در شرایطی که محتوای آب آشامیدنی به عنوان یک عملکرد گسسته از درجه حرارت داده می شود، راه حل تحلیلی می تواند به طور مستقیم مورد استفاده قرار گیرد و مثال مثال آورده شده است.