人工冻土温度场模型试验及冻土导热系数反分析

掌握人工冻土温度场的相关物理力学性质对冻结法施工意义重大,导热系数是计算人工冻土温度场的关键参数。采用人工冻土冻结试验平台进行人工冻土温度场试验,在模型土体的不同深度、不同平面位置布置热电耦测量温度的实时发展规律。通过数值法模拟人工冻土冻结温度场模型试验,对比分析不同点温度监测值和模拟值的关系,再以反分析方法为基础,利用最小二乘法准则将数值计算得到的测温点计算温度与实测温度进行对比分析,然后在准则函数计算范围内,用数值逼近原理,得到最优导热系数。最后,将最优导热系数的模拟温度和实测温度进行对比,验证得到的等效导热系数具有准确性。     

考虑水化度对热学参数影响的早期混凝土温度场分析

为了更加准确地模拟早期混凝土的温度场,通过试验研究了早期混凝土温度的变化规律,同时基于ABAQUS二次开发平台,考虑早期混凝土热学参数(导热系数和比热容)随水化度的变化规律,开发了温度场子程序UMATHT和用于模拟温度场第3类边界条件的FILM子程序.在此基础上,采用不同的温度场计算模型对试验进行数值模拟,通过实验结果与数值模拟结果的对比得出:考虑比热容及导热系数随水化度的变化过程,数值模拟结果与实测值基本一致,最大误差控制在1.5%以内,达到温度峰值的时间误差控制在0.5 h以内;当不考虑这2个参数随水化过程的变化,数值模拟与实测值存在较大误差,峰值温度误差均在4.6℃以上,达到峰值温度的时间均延长5 h以上.因此在对早期混凝土的温度场分析时有必要考虑导热系数和比热容随水化度的变化.     

基于试验测定的混凝土热工参数反演计算

热工参数的选取,对混凝土结构温度场和温度效应的分析结果有重要影响.为了选取更接近实际的热工参数,采用试验和反演分析相结合的方法,计算影响日照条件下混凝土结构温度场和温度效应分析结果的热工参数.基于一维热传导方程和热边界条件,假设混凝土表面附近温度分布为坐标的二次函数,建立导热系数、混凝土表面换热系数和混凝土表面太阳辐射吸收系数的反演方程;基于热膨胀系数的物理意义,建立其反演公式;最后,根据实测的温度、应变和气象数据,反分析计算一块混凝土板的热工参数.     

二维淬火温度场的数值计算

建立了旋转体试样淬火过程的温度场计算模型,用有限差分法模拟计算了淬火温度场.对计算中用到的材料参数如体积比热容Cρ、导热系数λ和热扩散系数H进行了实际测量和校正.计算机模拟结果和实测结果吻合较好.     

混凝土连续刚构桥箱梁的温度监测与分析

以观音沙大桥为背景,通过实验测试和计算分析,寻求有普遍意义的温度场分布规律和大跨度连续刚构桥施工过程中的温度效应.应用有限元软件ANSYS对温度场进行模拟,分析了太阳辐射、风速等边界条件和导热系数、比热等计算参数对温度场的影响,并提出了相应的建议值.模拟计算的温度场与实测温度场吻合得较好,根据模拟的温度场进行结构计算所得的应力和挠度也与实测值相当吻合,从而可以利用当地气象局实测的气象数据来实时模拟混凝土箱梁温度场并进行温度场的温度效应分析.     

电磁出钢系统中感应加热线圈工况温度分析

为了将电磁出钢系统应用于实际生产,提出一种能让该系统使用的感应加热线圈在高温水口砖内正常工作的隔热方法.利用数值模拟方法考察了300 t电磁出钢系统用钢包水口座砖的热流密度以及有无隔热层条件下置入在水口座砖内的感应加热线圈的工况温度.结果表明,无隔热层条件下线圈在高温水口座砖内无法使用,而在线圈的顶部及内外两侧布置一层隔热材料可以有效地降低线圈的工况温度;隔热层的厚度和导热系数均影响线圈的工况温度,当隔热层厚度为40 mm,导热系数为0.03 W/(m·℃)时,线圈的最高工况温度由原来的1 187℃降至467℃,满足线圈的工况温度要求.     

电磁出钢系统中感应加热线圈工况温度分析

为了将电磁出钢系统应用于实际生产,提出一种能让该系统使用的感应加热线圈在高温水口砖内正常工作的隔热方法.利用数值模拟方法考察了300t电磁出钢系统用钢包水口座砖的热流密度以及有无隔热层条件下置入在水口座砖内的感应加热线圈的工况温度.结果表明,无隔热层条件下线圈在高温水口座砖内无法使用,而在线圈的顶部及内外两侧布置一层隔热材料可以有效地降低线圈的工况温度;隔热层的厚度和导热系数均影响线圈的工况温度,当隔热层厚度为40mm,导热系数为003W/(m·℃)时,线圈的最高工况温度由原来的1187℃降至467℃,满足线圈的工况温度要求.     

岩土结构不确定性热参数随机分析模型

文章将热传导区域材料的导热系数和内热源模拟为随机场而非传统意义上的随机变量,基于随机场局部平均理论,确立了计算参数由点特性过渡到空间平均特性的方差计算方法.采用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法对稳态随机温度场求解进行了分析,给出了有限元节点温度响应的均值、方差及变异系数的计算公式,根据计算步骤编写了求解稳态随机温度场的Matlab随机有限元计算实施程序.通过算例,考察了随机场参数对结构稳态温度场随机性响应的影响,并与仅将各随机参数视为随机变量的情况进行了对比.     

煤岩导热特性实验及其对围岩温度场影响

为研究煤和岩石的导热特性对围岩温度场的影响,选取多个矿井的煤、岩样品,采用LFA457型激光导热系数测试仪测定不同温度下煤和岩石的热物理参数.根据实验得到的煤岩热物理参数,采用数值模拟的方法研究围岩热物理参数对围岩温度场的影响规律.研究结果表明:煤的热扩散系数和导热系数远小于岩石的热扩散系数和导热系数,而煤的比热容普遍高于岩石的比热容;煤和岩石的热扩散系数和导热系数均随着温度的升高而呈幂函数关系减小,而其比热容随着温度的升高呈线性增加.围岩热物理参数不同时,调热圈半径与围岩热扩散系数呈幂指数关系递增,壁面与风流温差随蓄热系数增加而线性增大.     

低流速下燃料包壳表面污垢沉积的传热计算分析

针对核电站发生破口失水事故后碎片在燃料包壳外表面形成污垢沉积的现象,采用一维模型建立了燃料包壳和周围冷却剂温度场的数值计算模型,与流体动力学分析软件CFX模拟结果进行对比,分析污垢厚度、污垢导热系数以及冷却剂流速对包壳温升的影响,并分析包壳温升瞬态变化.经计算发现,此计算模型计算结果与CFX模拟结果相近,最大相对偏差为2%.经分析发现污垢的产生导致包壳外表面温度突升,且温度升高的幅度随着污垢厚度增大而增大,随着污垢导热系数的减小而增大.存在一个临界冷却剂入口流速,当入口流速低于临界值时,堆芯内将产生沸腾危机.     

中厚板控制冷却数学模型

介绍了中厚板控制冷却过程中所用的数学模型,包括差分模型、空冷和水冷换热系数模型、比热和热传导率模型,并采用有限差分法模拟计算了钢板在冷却过程中厚度、宽度方向上的温度场分布,以及间歇冷却对控制冷却的影响·从模拟结果可以看出,返红时间、厚度上温度梯度随钢板厚度增加而增加;间歇冷却时钢板内部温度呈均匀下降,表面不断冷却与返红过程·在线应用证明该套数学模型计算精度较高,可以满足现场实际生产的要求·     

基于寒冷环境下预制舱导热系数分析

为得到预制舱的导热系数,建立了预制舱等效模型。通过理论计算得到了预制舱传热系数,通过计算流体动力学仿真得到了舱内温度场和仿真传热系数,并得到了预制舱修正传热系数。结果表明:板块权重理论适用于预制舱传热系数计算,修正的传热系数有利于提高计算的准确性和计算效率,降低冗余成本。     

粉质黏土地区微型桩群桩基础群桩效应研究

探讨微型桩群桩基础在粉质黏土地层条件下的群桩效应和竖向承载性能.通过在川西地区开展的现场真型试验,将现场试验结果、数值模拟以及理论计算结果进行对比.结果表明:微型桩群桩基础在该地层条件下具有良好的抗压性能,试验基础极限抗压承载力可达2 700 kN,利用实体周长法得出的群桩效应系数与数值模拟方法最为吻合.在粉质黏土地层...     

铝卷径向等效导热系数的仿真

利用铝板退火加热实验采集到的温度,通过热传导反问题的求解,求得铝板间的等效导热系数,将其等效为铝卷径向导热系数,并推导出铝卷强对流传热系数对温度的数学表达式,从而构建更准确的铝卷退火的温度场模型.运用ANSYS有限元分析软件,综合考虑铝卷的导热系数和对流换热系数随温度变化的非线性,模拟铝卷退火过程中的瞬态温度场.仿真结果表明:在退火的开始阶段,铝卷外表面与芯部温差较大,最高达173 ℃;在保温阶段,铝卷内部温差逐渐减小,温差只有3 ℃,最后稳定在545 ℃,与实测结果较吻合,证明所建立的数学模型是可靠的,同时,为铝卷退火工艺的优化提供了理论依据.     

纵向导热对错流式微型换热器总包换热系数的影响

采用三维数值模拟获得错流式微型换热器温度分布、总包传热系数和传热单元数,给出了总包传热系数关联式,通过一维对流一导热耦合模型给出纵向导热影响系数K．K为流体质量流量、流体比定压热容、流体和间壁固体热导率及换热器结构尺寸的函数．用K和关联式求得的总包换热系数相乘的方法预测错流式微型多通道换热器的总包换热系数,与模拟结果吻合较好．     

负重轮橡胶轮缘温度场有限元分析

建立了负重轮橡胶轮缘温度场有限元模型,给出了模型的节点生热率和表面传热系数的计算方法。用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件计算了某型负重轮橡胶轮缘的温度场,定量分析了５个参数和对轮缘最高温度的影响。分析结果表明,所建立的有限元模型在实心轮胎温度场分析中切实可行,减小轮缘橡胶的损耗因子,提高橡胶的热导率以及减小负重轮的挂胶厚度,有利于减小负重轮的发热。     

基于正交试验的寒区隧道温度场影响因素敏感度研究

影响寒区隧道温度场的因素众多,建立基于有限差分的隧道非稳态传热计算模型,以实际寒区铁路隧道南山隧道为例,采用正交试验法分别以隧道衬砌内部节点平均温度、隧道某断面衬砌温度和隧道洞口纵向冻结长度为指标对影响隧道温度场的各因素进行敏感度研究.结果表明:不同指标下各因素敏感度排列有局部差异;总体来讲,隧道埋深、洞内风向、隧道断面大小、洞内风速、入口风温、围岩导热系数、隧道埋深是影响隧道温度场的主要因素,围岩比热容、围岩密度是影响隧道温度场的次要因素.在寒区隧道抗防冻设计中,除去围岩比热容、围岩密度、围岩导热系数、入口风温等不可更改因素,对隧道温度场影响较大的隧道埋深、洞内风向、洞内风速、隧道断面大小、隧道埋深等隧道设计参数必须合理设置.     

内冷却器热力耦合有限元分析

利用有限元软件ANSYS,对设计开发的内冷却器-U形管在稳态工作状态下的温度场、应力场及位移场的分布状况进行数值模拟,找出内冷却器的薄弱环节,为内冷却器-U形管的设计和应用提供理论依据。     

基于FEM及KIVA的内燃机耦合部件传热建模

为了更为准确地对内燃机耦合部件三维燃烧过程进行模拟,开发了一种内燃机燃烧室耦合部件三维传热有限元法（FEM）计算程序.建立了内燃机气-固传热模型;通过将该模型应用于KIVA程序,可获取用于有限元计算的燃烧室壁面的三维瞬态燃气温度分布及对流换热系数分布.以汽油机LJ377MV为例,计算了内燃机耦合部件的稳态温度场及瞬态温度场,结果表明：壁面附近瞬态温度边界条件的不均匀性对内燃机耦合部件稳态温度分布及瞬态温度波动有着重要影响.