沥青路面红外热风复合式加热效果数值计算分析

为了改善路面加热质量和效率,提出了一种红外热风复合式加热新方法.基于传热学和有限元理论,建立了沥青路面平面温度场有限元模型,对路面的加热过程进行数值模拟研究,对比分析了沥青路面红外加热法、热风加热法和红外热风复合式加热法的加热效果.研究结果表明:从沥青路面内部对其进行加热明显提高了路面的加热效率,在同等要求条件下,红外热风复合式加热的加热时间比红外辐射加热缩短了21.5％,比热风加热缩短了43.4％.将热风引入路面内部并对其进行加热,明显提高了热能传递效率,改善了层间温度梯度大等问题.红外热风复合式加热法具有加热均匀性好、加热效果好、效率高和可达软化深度深等优点,保证了再生混合料质量和路面热再生质量.     

沥青路面热风循环加热机理与加热机作业参数研究

路面加热机是整个就地热再生机组的基础,加热机加热路面后的效果对路面再生质量有直接的影响。以热风循环式加热机工作装置为研究对象,运用多圆形喷嘴射流冲击模型对其作业过程进行分析。通过相关理论计算得出了喷嘴的排列方式、喷嘴孔直径、加热板离地高度、射流速度、热风温度等参数与沥青路面表面换热系数的关系。计算表明:三角形交错排列和矩形排列对路面换热系数的数值影响基本一致;再生作业中,当热风的冲击速度较大时,随着加热板离地高度的增加表面换热系数降低;当热风的冲击速度较小时,加热板离地高度对表面换热系数影响较小。     

叶片结构对沥青混合料加热滚筒温度场分析

为了深入分析叶片结构对沥青混合料加热效果的影响,提高热风式沥青路面养护车的加热效率,文章建立了2种典型叶片结构的沥青混合料加热滚筒三维分析模型,采用有限容积法,利用混合模型、滑移网格模型、标准κ-ε双方程模型和传热模型对沥青混合料的加热过程进行数值模拟,得到滚筒出风口温度变化曲线与滚筒内温度场分布云图,分析了叶片结构、滚筒转速对沥青混合料加热效率的影响。研究结果表明:滚筒转速对L形叶片结构加热效率影响较大,原因是转速对提料叶片形成料帘的影响较大,转速为7r/min时,加热效率最高,用时最短为1 670s,同时混合料温差最小,加热均匀性最好;滚筒转速对螺旋结构叶片加热效率影响不大,为降低能耗,转速为5~6r/min最佳。     

基于多喷嘴热风循环加热沥青路面的变加热分析

热风循环加热方式被广泛应用于沥青路面热再生施工中,为改善传统热风加热沥青路面的作业质量和能耗,提出了一种变温加热方法.基于有限容积法,建立了二维沥青路面瞬态导热模型,利用MATLAB软件获得了维持路面表层平均温度稳定在180℃的热风变温加热曲线,比较了变温加热和恒温加热方式下的沥青路面及4 cm处平均温度变化曲线,计算...     

沥青路面洒水降温影响及方案研究

针对城市热岛效应问题,路面洒水能有效且环保地降低道路温度,从而缓解城市热岛效应。为研究沥青路面洒水降温影响因素及方案,进行室内洒水试验,分析沥青路面在风速、单次洒水量等影响因素变化下的洒水降温效果。并采用Fluent有限元软件结合质交换准则建立沥青混凝土路面模型,分析辐射吸收率和空气湿度等影响因素。根据以上结果探究一天内路面不同情况的最佳洒水次数和洒水时间。结果表明:1)风速、单次洒水量和辐射吸收率均会影响路面洒水降温的幅度和持续时间;空气湿度会影响路面洒水降温的持续时间,但对降温幅度的影响甚微;2)Fluent有限元软件结合质交换准则一定程度上能模拟洒水蒸发降温的过程;3)路面在不同情况下洒水次数有所差异,多情况叠加时考虑最不利情况。     

沥青路面就地热再生加热影响因素实验分析

为了研究沥青路面就地热再生施工中不同因素对沥青路面加热效果的影响,设计了一套室内加热实验方法,通过记录试验板不同深度处温度变化,得出沥青路面加热过程中的温度变化曲线,分析油石比、加热源温度、加热源高度及风速等因素对沥青路面加热效果的影响。实验结果表明:油石比和加热源温度的增加有助于提高加热板对沥青混合料的加热效果;加热源高度和风速的提高会降低加热板对沥青混合料的加热效果;并通过研究试验板的散热规律得出施工过程中沥青混合料摊铺到碾压完成所需时间应尽量缩短。     

基于模糊控制的滚筒烘丝机的烟丝烘干控制系统

该系统以DSP单片机为核心处理器,利用中频感应加热技术,提高热源的加热效率.通过频率自动跟踪技术,使加热效率达到最佳.利用PWM技术实时调整加热温度.同时利用模糊控制算法,将加热温度、送风风量、风向导向综合控制,实现控制进入滚筒内热风的风量、温度,进而实现控制烟丝烘干效果的目的,使得烟丝烘干过程可控性好,烘干效率高.     

高强度钢方管局部感应加热数值模拟及实验研究

为了解决高强度钢方管难变形、易开裂等成形难题，在传统冷成形工艺基础上，引入局部感应加热技术.基于矢量磁位法和物理环境法，利用ANSYS参数化设计语言建立局部感应加热电磁-温度场耦合模型.在不同加热工艺参数下进行数值模拟，并采用优化后参数进行实验研究.模拟结果表明，导磁体通过增大磁场强度，可以明显提升感应加热效率.加热频率越高，外圆角区域加热速度越快，但与内圆角区域之间的温差也越大.加热功率越高，高温区域和温度峰值越大，但外圆角区域更容易过热.实验结果表明，采用优化后的加热工艺参数，可以获得圆角半径极小、角部厚度增加且没有裂纹缺陷的高强度钢尖角方管.加热温度模拟值与实测值的误差均值约为7.57%,说明有限元模型具备良好预测精度.     

沥青路面就地热再生加热温度场模拟分析

为了寻求沥青路面就地热再生合理的加热方式,依托卡罗泰康就地热再生机组,借助有限元软件ABAQUS对加热温度场进行了数值模拟.分析了加热方式、环境因素、加热机的操作参数及加热功率对沥青路面加热温度场的影响程度,提出了卡罗泰康就地热再生机组的理想加热方式.研究结果表明:相对于单程连续式的加热方式,间歇往复式的加热方式具有更好的加热效果;不同的环境温度和风速对加热温度场的影响均比较显著,太阳辐射对加热温度场的影响较小;加热机往返加热的往返距离、运行速度和往返次数共同影响着加热温度场,且存在最佳的组合;不同加热机的加热功率也存在最佳的组合.采用有限元数值模拟方法可以方便地分析就地热再生的合理加热方式.     

泥结碎石路面加铺沥青面层适用性研究与施工探讨

黑河市公路多为泥结碎石路面，这种路面雨天泥泞，行车打滑；晴天尘土飞扬，污染环境，影响视线，极易造成交通事故。随着交通量的增长，泥结碎石路面已经越来越不适应需要，养护工作极其困难，费用也不断增加，部分路段的养护费用已超过沥青路面。在资金紧张，无力将泥结碎石路大量改建为沥青路的情况下，我们对泥结碎石路面上加铺沥青表面层的适用性进行研究和探讨是有必要的。一、加铺沥青路面的优点１、提高路面等级，改善路面结构。砂石路是低级路面，简易沥青路使用上则可以达到次高级路面标准，同时路面结构完整，能保证行车荷载对路…     

基于路基顶面温度的多年冻土区沥青路面结构

多年冻土地区路基路面稳定性及耐久性与路基底部多年冻土的存在状态密切相关。采用有限元方法,建立多年冻土地区路基与沥青路面结构温度场模型,分析了结构层厚度、结构组合变化对路基顶面温度的影响;利用灰关联方法,以温度稳定性最差的路面结构为参考,分析了不同路面结构间的关联程度。结果表明：增加路面结构层厚度或在路面结构中设置沥青碎石层、级配碎石层,在高温季节可以有效降低路基顶面温度;级配碎石层厚度与路面结构的温度优劣性相关,小于16cm时ACGR、AGR、ACR这3种沥青路面结构较好,大于16cm时ACGR、ACG、AGR这3种结构较好。研究结果可为多年冻土地区半刚性基层开裂处治及沥青路面结构选择提供参考。     

路面温度日变化曲线的拟合

为了分析路面温度日变化特征,基于广州、宁波、大同3个地区为期1年的地面气象资料和水泥、沥青路面的实测温度,在分析路表温度分布特征的基础上,建立了基于晴天的路表温度日变化的二阶段拟合模型,通过引入修正系数ξ对多云天气路表温度日变化模型进行了修正;不同深度处路面温度日变化的拟合通过对路表温度日变化模型的日最高、日最低温度出现时刻及二阶段交接点时刻作相应的滞后调整。最后进行了实测数据检验。研究结果表明:水泥和沥青路表温度拟合值与实测值之间的偏差平均值Av.为-0.25℃~0.15℃,均方根误差ST.为0.8℃~1.2℃;不同深度处水泥路面和沥青路面日温度变化拟合值的Av.为-0.5℃~0.5℃,ST.小于2℃;研究结果可作为路面温度场热传导方程的上边界条件,为路面温度区划提供依据。     

钨极氩弧焊温度场三维动态模拟及红外测温

焊件温度场快速加热和冷却过程中的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件,文中建立了电弧运动下的三维焊接温度场的动态有限元计算模型,利用有限元分析软件Ansys编制了APD I程序,针对铝合金钨极氩弧焊焊接动态过程进行了模拟仿真.采用双椭圆热源模型进行计算,分析中考虑了材料热物理性能随温度的变化,以及辐射、对流、相变对温度场的影响.采用红外测温仪SAT-HY6800对焊接过程进行测温,加装滤光镜排除电弧辐射对红外测温的影响,实现了对焊缝区域温度的采集.将测量温度与计算结果进行了比较,两者基本吻合.     

耐久性沥青路面混凝土基层温度应力分析

为分析各参数对耐久性沥青路面混凝土基层温度应力的影响,分析了路面结构温度场,建立了三维有限元模型,确定了计算参数,通过正交设计表安排参数组合,计算混凝土基层的温度应力,并对计算结果进行极差与方差分析.此外,利用均匀设计表安排参数组合求解混凝土基层温度应力,对计算结果进行回归,得出沥青路面混凝土基层的温度应力实用计算公式,以指导路面结构设计.     

“高红外快速固化装置”通过鉴定

高红外快速固化技术是一种可瞬间提供高强度、高能量、高密度全波段红外辐射的技术 ,其最大特点是被辐射表面可在瞬间快速加热到预定温度 .对于烘干平面的被涂物有效率很高 ,如加上热风循环与之并用 ,也同样适用于立体被涂物的烘干 .世界上一些发达国家都在进行此类研究 ,并已有实际应用 .上海大学机电学院金治平教师等人承担了由上海市教委下达的“高红外快速固化装置”科研项目 .课题组成员在前期工作的基础上 ,从理论和技术工艺两方面入手 ,系统研究了红外辐射加热方式以及高红外、远红外辐射元件的特征差别 ,重新认识瞬间固化和光辐射匹…     

就地热再生加热机分级加热技术分析

就地热再生对温度的要求较为严格,加热过程对再生质量影响极大,因此对温度的分级控制技术成为关键。依托某省道路面就地热再生工程对热风循环式加热机进行研究,通过计算得出各级加热后的路面理论温度,并与实测温度进行对比,结果表明实测温度与理论温度有较好的吻合性。分析大量数据表明三级加热后的路面温度达到160℃以上,满足施工要求,铣刨过程无明显破坏集料,再生质量良好。     

热夹层条件下沥青路面温度梯度分布特征研究

为探讨热夹层条件下沥青路面温度梯度变化与外界环境因素之间的相关关系,采用三维有限元数值计算方法,分析了不同热夹层条件、路表环境温度及对流系数下沥青路面结构温度场的空间分布规律,构建了外界环境参数、热夹层温度与热稳态路表温度的对应数据库,并基于多元线性回归分析方法,建立了沥青路面热夹层温度预估分析模型.结果表明:无热夹层条件下道路表面环境温度是影响路表热稳态温度的主要因素,对流系数的变化对沥青路面温度场空间分布几乎没有影响;有热夹层条件下路表热稳态温度随路表环境温度的下降而降低,且对流系数的增大对路表热稳态温度的下降速度有推动作用;所构建的沥青路面热夹层温度预估模型具有高度显著性,模型系数的置信概率较高,热夹层温度预测值与理论值之间误差较小,模型精度良好.研究成果为低温地区结冰路面热夹层温度控制提供了理论依据.     

热风加热沥青路面的湍流共轭传热与温度场预测

为了揭示沥青路面传热机理，研究了热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程，建立了热风加热沥青路面的冲击射流湍流共轭传热理论模型，采用大涡模拟研究了沥青路面温度场分布，获得了沥青路面温度场样本数据.利用本征正交分解法(POD)对温度场样本数据进行降阶处理，选取径向基函数插值方法，预测出了沥青路面温度场分布.仿真和实验结果表明：热风加热沥青路面冲击射流的湍流模型计算结果与实验温度的平均误差为5.4%;温度场预测精度随着选取模态阶数的增大而增强，采用POD分解与径向基函数插值方法计算温度场耗时仅为数值计算时间的0.63%,实现了沥青路面温度场快速且高精度的预测.     

考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

为研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明：当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大、剪应力次之、对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间粘结质量。     

寒区沥青路面的合理设计温度

针对目前寒区沥青路面设计温度的不合理性以及美国公路战略研究计划(SHRP)规定的局限性,结合辽宁省各地区的路面实测温度及其历年的气象资料,综合考虑了影响路面温度的内部主要因素(导热系数、热传递方式)和外部主要因素(气温、太阳总辐射、风速),对寒区沥青路面设计温度进行数值仿真,用数理统计方法研究气温和路面温度的回归关系,给出了沥青路面的高温设计温度和低温设计温度的计算公式。经验证,沥青路面的高温设计温度和低温设计温度计算公式符合统计规律,准确合理。