有效辐射计算对沥青路面温度场的影响

从气象学的基本原理出发,建立了路表有效辐射的日变化过程曲线的计算方法,并与 Barber、严作人及舒尔茨分别给出的结构温度场计算中有效辐射的近似计算方法进行了比较,分析结果表明:正确计算路表有效辐射对准确估计沥青路面温度场有重要影响.     

AC+CRCP复合式路面温度场有限元分析

根据传热学原理,利用有限元方法分析了AC CRCP复合式路面的瞬态温度场.共考虑了3种路表与外界热交换的形式:太阳辐射、空气对流换热和空气辐射换热.计算结果与实测值的平均误差为2.0℃,并表现出明显的规律性:随着深度增加,温度、温度梯度、变温速率都会出现变化幅度减小、变化相位滞后的现象;而日温差随深度增加而减小情况可用指数函数来模拟.利用所建模型分析了复合式路面的温度场,结果表明:路表温度主要取决路表与外界环境的热交换;相同天气情况下路面表层材料对太阳辐射吸收率的不同是导致路表温度不同的主要原因;沥青层的临界厚度仅与沥青混合料的导热能力有关.     

路面温度场的数值解及几个关键问题探讨

利用有限差分法,研究了不同边界条件下路面温度场有限差分解的收敛性及网格的合理划分;分析了将路面结构温度场求解简化为半无限体热传导问题的可行性及误差、路表与天空相互辐射中路表温度和天空有效温度作一阶泰勒近似所引起的偏差;讨论了天空有效温度的估计偏差对路面温度场的影响,以及路面初始温度值偏差的消散时间.     

福州水泥路面的温度预测及气象要素分析

路面结构温度场受众多外界环境因素的影响。以往研究表明,路面结构温度场与气温、路表温度和辐射大致呈线性关系,与时间和深度呈非线性关系。基于气象资料分析了福建省福州市的气候特点,并给出了路面结构温度及影响因素的测试方案。在实测路面温度数据基础上,采用STATISTICA软件回归分析福州路面温度场预估模型,新模型预估温度与实测结果相关系数达到0.9910,在预测混凝土路面板具有较好的精度。     

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.     

路面结构低温状况分析

从研究冬季气温与地温,地温与路表温度之间的关系着手,归纳了冬季路表我变和降温过程的变化规律;进而推导和给出了相应的路面结构温度场计算公式和实用图表。     

桥面沥青铺装温度场的特性及预估模型

为了揭示桥面铺装温度场的分布特性并建立预估模型,测试道路和桥面沥青铺装的温度场并进行对比分析。在夏季高温期和冬季低温期实测温度场,收集或计算气温、风速、湿度和太阳辐射等气象要素,对比分析实测温度场,揭示桥面铺装温度场的分布特性;采用统计分析方法,建立桥面铺装夏季日最高温度和冬季日最低温度的预估模型。研究结果表明:桥面铺装温度与气温几乎呈同步周期性变化;与道路铺装相比,桥面铺装的夏季日最高温度高1.4℃(3cm处)、日温差大2.2℃;路表、距路表3cm和7cm处的冬季日最低温度分别高3.3℃、1.8℃和0.9℃,冬季日温差分别小2.0℃、2.2℃和2.1℃;建立了以气温、太阳辐射、风速与湿度为变量的桥面铺装夏季日最高温度和冬季日最低温度预估模型,与LTPP和SHRP模型相比,该模型在预估桥面铺装温度场时具有更好的精度。     

沥青面层的疲劳等效温度

分析了沥青面层疲劳寿命与面层温度的均值和梯度的相互关系.基于疲劳损伤等效原则,给出了沥青路面面层疲劳等效温度的计算方法.根据全国95个地区多年的路面温度场数据,对沥青面层疲劳等效温度进行了计算和分析,总结了沥青面层基准疲劳等效温度与地区海拔、路表温度特征值(多年路表温度均值和标准差)之间的回归关系,据此推算得到了全国738个地区的沥青面层基准疲劳等效温度值,并绘制了可供设计采用的全国沥青面层基准疲劳等效温度等值线图,归纳了非基准条件下各因素对沥青面层疲劳等效温度的影响规律,给出了各因素修正计算式.最后通过对比分析,验证了沥青面层疲劳等效温度计算方法和结果的可靠性.     

冻土路基温度场有限元分析

在冻土工程领域,国内外已经展开了广泛的基础性研究,取得了丰硕的成果。对冻土路基温度场问题,目前已有理论依据和计算方法,但是,只考虑了第一类边界条件,本文利用有限元软件同时考虑了辐射、蒸发、换热等各种边界条件对冻土路基非稳态温度场进行了计算分析。根据计算结果分析,从而有力地验证了采用有限元计算方法来分析冻土路基温度场的可靠性。     

冻土路基温度场有限元分析

在冻土工程领域,国内外已经展开了广泛的基础性研究,取得了丰硕的成果。对冻土路基温度场问题,目前已有理论依据和计算方法,但是,只考虑了第一类边界条件,本文利用有限元软件同时考虑了辐射、蒸发、换热等各种边界条件对冻土路基非稳态温度场进行了计算分析。根据计算结果分析,从而有力地验证了采用有限元计算方法来分析冻土路基温度场的可靠性。     

基于BP神经网络的土基回弹模量反算

基于三层BP神经网络和层状弹性理论,由路表变形反算土基回弹模量。利用层状弹性计算程序构建了土基回弹模量与路表弯沉数据库,并输入BP神经网络进行训练,建立了基于BP神经网络的土基回弹模量反算模型。理论和实测路表弯沉反算结果表明,该方法具有良好的识别能力和泛化能力,是一种实用而有效的方法,为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

板管式换热器背板温度场和传热研究

以背板为控制容积，将背板的自然对流和辐射传热视为热汇，建立了板管式换热器数学模型．引入一个导热因子来考虑背板导热对盘管换热的影响，先求解盘管的换热量和温度，然后采用亚松弛法迭代求解背板的温度场和传热量．在23个工况下将板管式冷凝器和冷凝管的模型传热量和温度场的计算值与实验值进行了比较，发现模型传热量的预测误差在10％以内，背板温度场的计算平均误差为2．5℃，表明模型合理，而且具有较高的精度．该思路和方法可用于求解耦合导热、自然对流和辐射的非等温平板传热问题．     

求解温度场的非线性有限元方法

从Galerkin有限元方法出发,对自由表面上的辐射换热的数学表达式不作线性化处理,而是把温度场的求解问题转化为非线性代数方程组的求解问题,并且用Newton迭代法计算了温度场．     

具有表面辐射的导热和对流耦合问题的数值计算方法

本文发展了一个处理具有表面辐射的导热和对流耦合问题的数值计算方法,并应用此方法对一个实际问题进行了温度场的计算,得到了与实验测定值相一致的结果。计算结果与实验测定值的比较表明,忽略该问题的表面辐射对于换热的影响将带来较大的误差。     

适用于桥梁截面温度场计算的太阳辐射模型研究综述

为选择更适用的太阳辐射计算模型进行桥梁截面积温度场分析,对国内外不同的太阳辐射计算模型进行归纳总结,主要包括桥梁截面温度场分析中必备的太阳总辐射、太阳直接辐射和太阳散射辐射.对比分析不同数值计算模型之间的异同点及其适用范围.分析发现基于日照时数的日太阳总辐射经验模型ngstr9m-Page模型应用最多,其线性表达式的计算量小且满足精度要求;日太阳总辐射可采用Collares-Pereira and Rabl模型换算为逐时太阳总辐射;逐时太阳直接辐射和逐时太阳散射辐射可分别采用Hottel模型和Liu and Jordan模型进行计算.所总结的逐时太阳辐射计算模型可作为边界条件开展桥梁截面温度场分析.     

一种辐射传热混合模拟方法

采用Monte-Carlo法与热流法相结合的一种混合模拟方法进行三维封闭空腔内参与性介质的辐射传热计算,分析了炉膛内比热流参数的分布规律,并将计算温度场与区域法、热流法计算结果进行了比较.分析表明,该混合模拟方法计算结果合理,精度好,效率高,是一种很有工程应用价值的炉内辐射传热计算方法.     

钢管混凝土拱肋水化热温度场足尺节段试验研究

为揭示山区大跨钢管混凝土拱桥水化热温度场分布特征及演变机理,依托雅鲁藏布江特大桥,开展了强辐射-大温差联合作用下大跨钢管混凝土拱桥节段水化热温度场足尺试验研究和瞬态热分析研究,提出了水化热温度场计算方法,建立了温度与太阳辐射、风速、环境温度的直接理论关系.结果表明：径向温度场夜间呈影响深度D/4的对称三折线分布,正下午时段呈非对称三折线分布,在距向阳侧交界面D/8～D3/8位置突变;周向温度场呈半波比值接近5∶1的正弦曲线分布;向阳侧温度梯度方向不断变化,最大正温差接近30℃,最大负温差接近40℃,涂抹低辐射吸收率材料可有效减小温度梯度.提出的温度场计算方法在适用性上不受气候环境限制,公式计算结果与试验结果及有限元结果吻合良好,表明这种方法可以应用于工程分析.     

混合模拟方法分析散射介质的辐射换热

利用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法和Ｚｏｎｅ方法相结合的数值计算方法分析各向同性散射介质中的辐射换热．首先利用所编程序对一维平板系统的吸收－散射介质的半球反射率和半球透射率分别进行了计算,并与有关文献的结果作了比较,获得满意的结果．然后对三维封闭方腔内介质的辐射换热进行了计算,获得了在定常内热源下均匀的吸收－发射－散射介质的温度场和壁面辐射热流．     

基于FFT的巷道岩爆红外温度场频域特征实验研究

开展室内花岗岩巷道岩爆模拟实验,利用红外热像技术监测岩爆演化过程中巷道围岩红外辐射温度场变化过程;采用二维数字信号处理方法,对红外辐射温度场矩阵进行快速傅里叶变换,得到红外辐射温度场的二维频谱信号,通过计算红外辐射温度场二维频谱信号,定量描述岩爆过程红外温度场频谱演化特征,得到描述红外温度场频域演化特征的定量指标——红外温度场频域特征系数T。结果表明:特征系数T能够定量描述岩爆过程巷道围岩红外辐射温度场变化特征,在岩爆演化的各个时期呈现出明显的阶段性特征;岩爆平静期,T值在反复波动中小幅度增大;颗粒弹射期,T值小幅度减小;片状剥离和全面岩爆阶段,T值急速增大;岩爆发生前,T值普遍急速增大,并开始出现大于或等于0.2的值,故可将T大于或等于0.2作为岩爆即将发生的前兆信息。     

空调客车室内太阳辐射换热比例分布研究

采用Monte Carlo数值模拟方法，对SH6700中型空调客车室内各表面太阳透射辐射的分配比例进行了计算．计算结果与实测较好地吻合，表明数值模拟太阳辐射传递可以定量确定太阳辐射在车室内各固体表面引起的热流变化，对空调负荷的准确计算及车室内空气流场温度场数值模拟结果的正确性有重要意义．