0 引言

    在热流固耦合问题研究领域，最早是对地热资源的开发研究，探讨地热区域内地应力、温度变化和岩石渗透率变化的影响；近年来，国内学者研究了非等温条件下煤层中瓦斯渗流的规律，并建立了数学模型，考虑了温度变化对瓦斯渗流的影响[1]。在多孔介质热流固耦合研究方面，特别是在石油工程的研究过程中，Lewis[5]等进行了非等温条件下油藏渗流的规律以及因石油开采而引起的地面下沉等问题的研究，考虑了温度场的变化对油藏渗流和地面沉降的影响以及流体渗流对温度场的影响等；但是，这些研究都没有考虑温度场的变化对多孔介质变形的影响（即没有考虑温度与固体之间、温度与流体之间的耦合作用），因此没有实现真正意义上的热-流-固三场耦合。

    由于热流固耦合理论开展研究的时间比较晚以及自身的复杂性等原因造成了其还处于初期的探索阶段。所以现阶段对热流固耦合的研究主要是借鉴流固耦合理论的思想和方程，例如双向相互作用的思想对于研究热流固耦合有很大启发，流固耦合理论中的岩石变形方程可以通过改变本构关系推广到热流耦合理论中的岩石变形方程等[2]。

1 热流固耦合的两种模型

    对于热流固耦合理论目前还处于探索阶段，所以对该理论的深入研究主要以流固耦合理论为平台，借鉴其中的一些思想和方程。现在对该问题的研究主要有两个方向，并提出了两类模型[3]：第一类称为非完全耦合模型，主要是以流固耦合理论为基础进行研究。在此模型中，认为骨架温度的变化会引起岩体的体积热应变，热应变与其他因素引起的岩体应变共同组成了固体骨架的总应变，骨架的总应变引起了岩体的变形和流体渗流，从而成为影响固体变形方程和流体渗流方程的重要因素。将这种模型称为非完全耦合模型是因为在模型中将温度当作假想的与其他力学载荷等效的载荷（即所谓的“热载荷”）加载到岩体的固相骨架上，这种“热载荷”只是温度函数，并没有体现多孔介质变形、流体渗流的耦合项，也就是说在该模型中只有流体和固体两者之间的完全耦合，而热应变方程只是温度的函数，并没有实现完全耦合。此目的是为了简化热流固耦合模型，且使模型求解简单，便于解决实际问题。

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