沥青路面温度场分布规律与理论经验预估模型

为预估自然环境下沥青路面温度场,基于传热学原理确定路面温度场的主要影响因素,设计现场试验分析路面温度场分布规律,采用量纲分析结合选取修正系数的方法建立路面温度场的理论-经验预估模型.利用本文模型对海南省沥青路面温度场进行预估,并对影响路面温度场的自然因素进行分析.研究结果表明:用当月(7月份)参数对当月(7月份)路面温度进行预估时,本文预估模型在路面不同深度处的平均相对误差不大于5％,将当月(7月份)参数推广到其他月份(8月份、12月份、1月份)时,本文预估模型在路面不同深度处的平均相对误差不大于10％.最大相对误差一般出现在低温时段,高温时段预估精度相对较高;气温是影响全天路面温度的主要因素,太阳辐射是影响高温时段路面温度的主要因素,风速对路面温度的影响不能忽略.     

甘肃陇南沥青路面高温温度场预估模型研究

为建立甘肃陇南地区沥青路面高温温度场预估模型,选取陇南地区兰海高速典型路段,利用采集的实测沥青路面结构温度数据对陇南沥青路面温度场的分布规律进行研究,并采用回归分析方法分析了气温、太阳辐射强度和湿度等影响因素与路面温度的相关性,建立了以温度、湿度、太阳辐射强度和路面深度为主要参数的沥青路面高温温度场预估模型.研究结果表明:气温和湿度随着时间呈正弦变化,气温和太阳辐射强度对路面结构温度影响呈正相关,湿度对路面结构温度的影响呈负相关;气温和太阳辐射强度对路面结构温度有累积性和滞后性的特点,且随着路面深度的增加;由三种沥青路面温度场预估模型的模拟结果与站点采集的实测值对比分析可知,本研究建立的沥青路面高温温度场预估模型与路面结构温度有较高的相关性,能较好模拟陇南地区沥青路面高温温度场,为陇南地区沥青路面车辙防治工作提供技术支撑.     

季节性冻土地区沥青路面温度场的预估模型

为了准确掌握沥青路面温度场的分布特点和变化规律,在季节性冻土地区观测某段道路实测温度两年多时间,分析全年路段的温度变化情况,以及夏季和冬季全天具体的实测温度;并在此基础上,结合气象资料,分析温度场差异的原因以及影响因素。对沥青路面温度场进行研究,采取回归分析的方法,引入气温、太阳辐射等因素,建立路表的预估模型。考虑道路不同深度处的温度,引入深度衰减因子;并考虑时间的影响,建立全年日平均温度模型。将实验数据与预估数据比较表明:该模型具有较好的精确性与实用性。     

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。     

全厚式沥青路面温度场预估模型

对沥青层厚大于30 cm的全厚式沥青路面的温度场进行分析。基于气温和太阳曝辐量影响的累积性特点,对我国4个地区路面温度实测数据和气象数据进行回归分析,并建立以气温、太阳曝辐量、路面深度为主要参数的不同地区沥青路面温度场预估模型。分析不同地区预估模型产生差异的原因,并引入历年的月平均气温作为地区修正系数,建立适用于各个地区的全厚式沥青路面温度场预估模型。结果表明,该预估模型具有较强的适应性和较高的预测精度。     

甘肃渭源地区实测冬季沥青路面温度场预估模型研究

甘肃省沥青路面冬季易出现低温开裂与凝冰现象,严重影响冬季沥青路面的使用性能和安全.根据甘肃渭源地区冬季现场实测的气象数据和路面结构内部温度,研究沥青路面低温温度场的分布规律;利用统计方法对影响沥青路面温度场的环境因素进行相关性分析,确定气温与辐射对沥青路面结构内部温度影响的累积和滞后时间;基于多因素逐步回归分析,提出适用于该地区的冬季沥青路面温度场预估模型.结果表明,随着路面深度的增加,路面结构内部温度呈现减小的趋势,气温和太阳辐射强度对路面结构内部温度累积和滞后影响越来越显著;将时间与路面深度作为误差修正因素引入沥青路面温度场预估模型中,可准确预估冬季沥青路面温度场的变化.     

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。     

沥青路面温度场数值预估模型

为了准确预估在环境因素作用下沥青路面的温度分布状况,根据热传导基本理论,建立了沥青路面温度场数值预估模型,并使用有限差分方法对其求解.为了验证该模型的精度,在全国多个地区设立观测站,埋设温度传感器,实测沥青路面温度分布数据并收集与其相关的各种气象数据,如气温、太阳辐射、风速等.结果表明,模型可以较为准确地预估不同地区、不同季节沥青路面内的温度分布状况.     

材料热物理参数对沥青路面温度场影响的模拟分析

首先在考虑沥青路面与周围环境热交换过程的基础上,利用ADINA有限元软件构建了沥青路面温度场评估模型,并确定了模型的边界条件,然后通过数值模拟的方法分析了导热系数、表面传热系数和路面反射率这3个材料热物理参数对沥青路面各结构层温度场的影响.结果表明：沥青路面的温度变化主要发生在其表层和面层（即沥青层）,而基层、底基层和土基的温度变化很小;相同条件下,沥青路面各结构层的日温度差会随着各结构层深度的增加而减小;沥青路面各结构层的温度会随着结构层深度的增加出现变化相位逐渐滞后的现象;修铺沥青路面时所用材料的导热系数越大、表面传热系数和路面反射率越小,沥青路面的温度越高,因此,为使整个沥青路面温度降低,铺筑沥青路面时应使用导热系数较小、表面传热系数和路面反射率较大的材料.本研究可为沥青路面的选材设计提供理论支撑,有助于改善沥青路面的温度场,减小沥青路面对城市环境造成的不良热效应.     

水泥混凝土路面的路基温度场测试及数值模拟

路基中温度的分布和变化规律是研究季节性冰冻地区水泥混凝土路面稳定性的基础。基于黑龙江省鸡讷(鸡西—讷河)公路试验路段的路基温度场测试资料,分析温度场的变化规律;建立水泥混凝土路面结构的路基温度场模型,分别在第一类边界条件(附面层理论)和第二、第三类边界条件下对路基温度场进行数值模拟。研究结果表明:路基内部温度变化滞后于大气温度;第二、第三类边界条件作用下的路基温度场数值模拟结果比第一类边界条件更接近温度实测值;沿深度方向,越靠近路基表面,第一类边界条件下的计算值与现场实测值的差异越大,越往下差异越小;而第二、第三类边界条件下的计算值与实测值的差异沿深度方向变化较小,可应用于路基温度场的数值模拟。     

一类特殊的体温场

提出了体温场的一种数学表达式，讨论了一类特殊体温场，研究了体温场与其相应特殊体温场间的关系。     

碾压混凝土坝渗流对温度应力的影响

编制了渗流场、温度场、温度应力三个三维有限元程序，分析了碾压混凝土坝渗流对温度场及温度应力的影响，并考虑到了碾压混凝土坝上游面设有防渗面板、排水孔、及水平渗透系数和竖直向渗透系数的不同。     

电站锅炉膜式水冷壁鳍片管温度场,热应力场分析

研究了膜式水冷壁鳍片管的管壁温度分布和热应力状态，提出了附加热应力的概念，得到了鳍片管温度场、局部热应力及附加热应力的计算表达式，适用于工程实际．     

热轧重轨断面温降模型

设计一种能够测量重轨断面温度的实验方法，得到重轨冷却过程中断面温度变化的实测数据。采用多项式回归方法，得到温度变化模型。此模型可用于预报不同时刻重轨断面上的温度分布。     

低速绕流半圆柱时的流动和换热分析

用数值方法计算了绕流半圆柱时混合对流换热的流场和温度场，计算范围为Ｇｒ＝３．６６×１０５，Ｒｅ＝４７８～２３９０，同时也计算了纯自然对流和纯对流工况．计算结果表明，由于自然对流的影响，混合对流时的流线较纯对流时会有所抬高，同时半圆柱后面的回流形成的旋涡也更大．因此在小Ｒｅ数并有较强加热的情况下，温度场对流场的影响是不可忽略的．     

运用ANSYS对焊缝残余应力及温度场分析

在焊接过程中,高温移动热源及之后的快速冷却,使得在焊缝及其附近区域产生了残留的拉应力,由此产生热应力场和残余应力。为预测焊接变形,采用有限元软件ANSYS中生死单元技术和热-结构耦合技术对异种材料钢铜连接处的铝焊缝进行数值分析,得出焊缝焊接残余应力、温度场分布情况,进而为制定正确的焊接工艺、改善焊缝性能等实际生产和使用提供理论依据。     

激光作用金属板材的温度场和热应力场

基于Von Mises屈服准则和弹塑性本构关系,建立了连续激光辐照金属基体材料的空间轴对称有限元模型.该模型考虑了金属材料在激光作用过程中的热学及力学性质的非线性,计算了光强为高斯分布的激光光束加热钢板时的温度场和热应力场,得到了温度场和热应力场的分布及其随时间的变化规律.通过对结果的分析,认为在激光作用前期热膨胀会造成热应力上升,而后期材料的热软化会导致塑性区域应力水平下降和其他区域应力水平增加缓慢甚至下降.有限元计算结果与已知实验结果的对比表明了有限元法的有效性.     

磨削积分平均温度的研究

在磨削过程中,砂轮工作表面的磨粒对工件进行三种不同特点的作用:切削、塑性挤压和弹性挤压。这三种作用所产生的热量及砂轮结合剂对工件表面的摩擦,在砂轮与工件接触区形成积分平均温度。本文提出了积分平均温度及工件内温度分布的测定和计算方法,并研究了各种磨削因素对它们的影响。     

进水塔施工期温度仿真分析

结合燕山水库进水塔施工方案,应用有限元软件ANSYS,对其施工过程进行了仿真分析.分析表明：施工期混凝土最大温升为29.934℃,浇注后3-4 d即达到峰值,最大温差均不超过24℃.温度应力随着温差的增大而增大,温度应力最大值1.68 MPa,出现在两层混凝土浇筑的接触面,由浇筑时产生的瞬时温差引起.     

飞机座舱温度扰动实验研究

为研究飞机座舱引气温度扰动对座舱温度及舒适性的影响,在波音737飞机五排模拟座舱中分别采用天花板和天花板+侧壁两种送风形式进行座舱温度扰动实验。改变座舱引气温度,测量座舱总体和局部温度变化过程并简单评价了座舱的热舒适性。结果表明:引气状态相同,天花板送风对应的温度扰动值为0.32℃,天花板+侧壁对应的温度扰动值为0.59℃。两种送风形式所对应的座舱内总体温度平均值基本相等,为23.5℃,而天花板+侧壁送风形式使局部位置温度更接近人体舒适感觉温度范围。