应用激光闪光法测量薄膜材料的热扩散率

目的是将用于测量片状试样的热扩散率的激光闪光法推广至测量薄膜试样。应用15纳秒脉冲Nd：YAG激光及响应时间0.9微秒的（Hg,Cd)Te红外探测器等建立了闪光法热扩散率测量系统，并应用此系统对微米量级厚度的不锈钢薄膜进行了测量。同时针对将激光闪光法应用于薄膜时所出现的问题，如激光的有限脉站时间及有限吸收厚度效应，测量系统的滞后效应，以及增强红外吸收及辐射用表面黑化膜的影响进行了分析并提出了解决方法。     

基于传热反问题的固体材料热扩散系数测算方法

对固体材料热扩散系数测算方法进行了研究。以流动的高温水作为对流换热介质,与平板状固体试样构成第三类边界条件下的非稳态传热模型,进而利用共轭梯度法研究了固体材料热扩散系数估计的反问题。参数灵敏度分析表明对热扩散系数参数估计具有可行性,然后通过数值模拟计算,讨论了待估计参数初始猜测值、对流换热系数条件、测量误差等因素对估计结果的影响。结果表明,本文提出的方法准确性和抗不适定性较好,在初始值设定与真实值差别较大、测量温度存在明显误差时,仍能保证足够的参数反演精度（相对误差<10%）,而对流换热系数条件对热扩散系数反演估计结果影响也不明显。     

应用激光闪光法测量薄膜材料的热扩散率

目的是将用于测量片状试样的热扩散率的激光闪光法推广至测量薄膜试样。应用 1 5纳秒脉冲 Nd:YAG激光及响应时间 0 .9微秒的 (Hg,Cd) Te红外探测器等建立了闪光法热扩散率测量系统 ,并应用此系统对微米量级厚度的不锈钢薄膜进行了测量。同时针对将激光闪光法应用于薄膜时所出现的问题 ,如激光的有限脉冲时间及有限吸收厚度效应 ,测量系统的滞后效应 ,以及增强红外吸收及辐射用表面黑化膜的影响进行了分析并提出了解决方法     

描述微纳米多孔复合绝热材料的单元体传热模型

根据硬硅钙石-气凝胶复合绝热材料的微观结构特点,建立了描述材料内气固耦合导热的三维单元体传热模型.通过模型计算对硬硅钙石型硅酸钙、气凝胶及硬硅钙石-气凝胶复合绝热材料的导热系数进行了对比研究.结果表明:硬硅钙石型硅酸钙密度是影响复合绝热材料有效导热系数的关键因素,而气凝胶密度的影响不大;在高温下,复合绝热材料的导热系数要明显低于硬硅钙石型硅酸钙及二氧化硅气凝胶的导热系数.     

生物系统建模中参数估计的测量集选择——以信号转导通路模型研究为例(英文)

生物系统模型通常具有很高的维数,测量数据不完备、易受噪声污染,而且生物实验成本高,所以参数估计已经成为生物系统建模的挑战性问题之一.参数的精确估计取决于测量数据的数量和质量,因此,通过优化实验设计确定如何采集测量数据是非常重要的.针对动态系统的参数估计问题,尤其是生物反应系统,提出了一种确定富含信息的测量集选择方法,通过从设计的实验中获得测量数据,以最佳的统计质量估计系统的未知参数.该方法首先利用矩阵论的系统分析来确定估计参数所必需的测量状态的数目,再通过基于Fisher信息阵的优化实验设计决定每个测量状态的优先等级.最后,以信号转导通路模型为例,解释了该方法的优势和适用性.     

第一类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题研究

为实现松散煤体热物性参数的高效准确获取,对第1类边界条件下的松散煤体非稳态传热反问题进行了研究.利用超级恒温水浴生成恒温水介质,结合底部为黄铜板的试样盒构建恒温边界,然后基于第1类边界条件下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法估计松散煤体导热系数和比定压热容等.参数灵敏度分析表明,松散煤体导热系数与比定压热容可同时估计,但因比定压热容灵敏度系数较低,导致参数反演估计精度不高,从而采用先估计热扩散率,然后再对比定压热容进行修正的策略,实现了松散煤体导热系数及比定压热容的准确估计.通过建立的测试装置,进行了松散煤体热物性参数估计实验.结果表明:采用的松散煤体热物性反演估计算法具有较好的准确性和抗不适定性,初始猜测值对参数反演估计结果没有明显影响,而温度测量标准差达到0.6时,参数反演相对误差也仅为7.53%.     

基于热网络模型和参数估计的感应电机定子绕组温升测试方法

对感应电机定子绕组进行直流温升测试,可以在避免转子温度干扰的条件下,有效分析和验证定子的散热能力。然而,定子绕组温升实验存在耗时长和难以获得绕组最高运行温度的问题,而利用热模型计算所得的绕组温升精度又较难保障。为此,提出一种基于热网络模型和参数估计的感应电机定子绕组温升测试方法。该方法通过热网络模型描述定子绕组温度的变化,再利用定子绕组温升实验的若干样本数据,结合参数估计原理,准确获得热网络模型参数,从而对定子绕组的整个温升过程进行有效估计。结果表明:在完成参数估计后,定子绕组热网络模型可准确获得不同电流条件下的定子绕组温升过程。因此,所提温升测试方法不仅可节约温升测试的实验时间,还可获得实验中无法测量得到的定子绕组最高运行温度,为电机定子绕组后续设计与改进提供一定依据。     

氮化铝样品厚度与热扩散率关系研究

应用激光闪光技术测量不同厚度的氮化铝AlN样品时,发现热扩散率测得值随样品厚度的减小而降低。这一现象无法用传统的理论加以解释。我们在考虑了AlN材料的部分透光性之后,推导出与传统公式不同的半经验半理论公式,应用此公式可克服上述现象及矛盾。传统公式是新公式的一个特例。     

基于恒温边界一维非稳态传热模型测量固体材料热物性参数

采用超级恒温水浴结合黄铜板形成恒温边界,通过控制试样尺寸(长和宽为厚度的8~10倍)结合侧壁面绝热层,保证在试样中产生准均匀一维热流。然后基于恒温边界下的一维非稳态传热模型,利用随机共轭梯度法对固体材料导热系数、比热容等进行参数估计反演计算。针对比热容灵敏度系数较低,参数反演估计误差较大的情况,估计热扩散率,并对比热容估计结果进行修正。建立实验测试装置,对松散煤体进行热物性测试,分析温度测量误差对估计结果的影响。最后,对玻璃等6种材料进行热物性测试分析。研究结果表明:利用随机共轭梯度法进行参数估计,准确性和抗不适定性较好,温度测量标准差达0.6时,仍能保证足够的参数反演精度(相对误差10%)。     

薄膜-基底式管材中脉冲激光产生的温度场

基于材料的热物理参数随温度的变化,用有限元方法对脉冲激光作用于薄膜-基底式双层管状材料时产生的温升进行了数值计算.采用铝薄膜和有机玻璃为基底的慢基底快涂层式组合,分别得到了不同时刻薄膜铝和基底有机玻璃中的温度场随径向和周向的分布曲线.计算结果表明:如果薄膜的热扩散系数远大于基底的,则基底中的温升远小于薄膜中的温升,可忽略不计;薄膜中沿周向除了激光辐照范围外,有意义的温升范围很小.     

炸药烤燃特性的隔热层效应研究

为研究炸药烤燃特性的隔热层效应,以钝化RDX炸药为对象,选用硅橡胶腻子GPS-2和耐烧蚀涂料T-09作为隔热材料,对不同厚度隔热层的烤燃试样进行了1℃/min的慢烤实验;并用Fluent软件对各升温速率下不同厚度的烤燃模型进行了数值模拟。结果表明,无隔热层时的炸药烤燃响应剧烈程度比有隔热层时强,而有隔热层时,随隔热层厚度的增加,响应剧烈程度会逐渐增强;且隔热层材料不同,也会使响应剧烈程度不同。隔热层对炸药烤燃响应时间和响应温度的影响存在临界厚度效应,即响应时间和响应温度随隔热层厚度的增加会出现先减小后增大现象;且与隔热层材料、炸药种类、装药尺寸直接相关。随升温速率的增大,临界厚度逐渐减小,临界厚度效应逐渐减弱,升温速率较大时,增大隔热层厚度能有效提高炸药耐热性。     

几种轻薄型服用保暖材料的性能研究

考察了几种熔喷保暖材料的透气率、克罗值、热导率、传导系数及顶破强力与其厚度及平方米克重之间的关系.结果显示材料的厚度对其透气性、保温性和顶破强力均有显著影响：材料的透气性随着厚度的增加,先增大后减小;保暖性随着厚度的增加而增加,到达一定值后基本保持不变;顶破强力随着厚度的增加而增加.材料的平方米克重与透气性及顶破强力之间无明显关系,而对材料的保暖性影响显著：材料的保暖性随材料的平方米克重先显著增加,之后基本不变.该结果对于保暖材料的选择和使用具有一定的指导作用.     

保温管道数值模拟及机器学习预测模型

通过模拟保温管道内流体的热传递过程，分析管道外径和保温层的热导率、密度、比热容、厚度对保温性能的影响规律，并使用机器学习对模拟所得数据进行训练，从而得到不同因素对保温性能的影响比重。结果表明，各参数特征中，管道外径占比39%、热导率占比37%、厚度占比13 %，密度及比热容两者共占比11%，故在影响管道保温性能的各因素中，管道外径、热导率、厚度占主要地位。各参数对保温性能的影响规律不同，多因素共同作用下，难以找到一个统一的函数模型来表达各参数对保温性能的影响规律。基于仿真模拟大量数据，利用机器学习建立预测模型，输入对应的参数即可预测相应的结果，该模型准确率达到99%，可以对实际应用进行指导。     

道路工程中XPS保温板防冻胀厚度的研究

研究冻土区保温板铺设厚度对道路抗冻胀设计和工程实践具有重要参考意义。本文在对实验资料进行分析的基础上,对XPS保温板的抗冻胀性能进行分析,采用量纲分析的方法分析得出了路基防冻胀设计中XPS保温板合理厚度的经验公式,并通过工程实例进行了验证,验证计算的结果与工程实际结果有良好的吻合度,对冻土区XPS保温板厚度参数的选取具有重要参考意义。     

居住建筑外墙外保温厚度的优化分析

以重庆地区常见的几种居住建筑外保温墙体结构为例,采用采暖和空调度日数并结合现值系数的方法,得出不同墙体构造时保温材料经济厚度值.指出影响墙体保温经济厚度的因素有建筑物所在区域、空调运行时间、保温材料价格等.分析结果证实:墙体保温采用优化设计后的经济厚度值时,其生命周期内费用低,新增初投资的回收周期短.     

冷库保温管道的温度计算与分析

运用计算机模拟计算管道节点温度分布情况,即在载冷剂温度、种类和流速不同,管道保温层厚度,种类不同的情况下管道节点温度分布情况,为管道保温层厚度、保温材料的选择提出一些建议,对于管道保温情况的研究具有重要意义。     

季节性寒区隧道保温隔热层厚度计算方法

为了解决冻结锋面移动可能带来的保温层厚度不足的问题。以河北延崇高速棋盘梁隧道为研究对象,采用现场监测、数值模拟以及理论推导等研究方法对季节性寒区隧道冻结锋面的移动规律进行探究,并结合移动规律研究结果得出考虑冻结锋面移动规律的保温隔热层计算公式。结果表明：（1）在同一断面内,由于较厚的仰拱填充对温度的传递起到了一定的阻碍作用,冻结锋面在拱顶处的深度大于边墙处的深度。（2）季节性寒区隧道的冻结锋面随着时间的推移,冻融循环的反复进行,其深度会逐渐加深,最终趋近于某一稳定值。（3）不同断面的冻结锋面最终稳定深度与断面处年平均温度呈现线性相关关系,而与温度振幅呈现非线性相关的关系。（4）对所推导的保温隔热层厚度计算公式中的冻深参数进行了基于冻结锋面移动规律的修正,保证了保温层长期的有效服役。     

在多孔平板磁流体动力边界层吹吸与热辐射对流动影响

存在磁场时对多孔通道平板边界层流动和传热进行分析,无滑动边界条件相对应的、不同的速度滑移和温度滑移;并在温度方程中考虑热辐射条件。相应的动量和能量方程为非线性常微分方程;并将其进行相似变换。通过龙格库塔的计算方法获得这些方程的数值解。结果发现,增加滑移参数以及增加磁参数时,水平速度减少;增加的磁参数而温度增加;增加热滑参数而温度降低;热辐射增强了有效热扩散率并使温度上升。     

轻质保温隔墙板的制备及性能研究

建筑节能理念已受到普遍关注,轻质保温隔墙板作为一种节能材料且多功能化而成为研究开发的热点.由发泡聚苯乙烯(EPS)颗粒保温砂浆制备而成的芯材是轻质保温隔墙板的重要组成部分,对隔墙板性能起决定性作用.现有的保温隔墙板虽质轻,但强度较弱.为获得密度低、抗压强以及粘结性好的EPS保温砂浆芯材,以干表观密度对导热系数和抗压强度的影响为引导,研究了粉煤灰、发泡剂、甲基纤维素醚等对芯材抗压强度及粘结性能的作用规律；对芯材的压缩应力-应变曲线进行了分析,并讨论了增韧原因；初步试生产制得了综合性能良好的轻质保温隔墙板.