西北地区居住建筑节能外墙构造热稳定性研究

利用墙体热工系统分析了节能外墙构造方式对围护结构延迟和衰减作用的影响,以银川地区居住建筑为例,计算了具有相同传热系数和热惰性指标的不同构造方式的墙体对室外温度扰量的延迟时间与衰减倍数,比较分析了三种墙体的保温方式对室外温度扰量平抑能力的差异.分析结果表明,墙体构造方式对热稳定性有明显的影响,其中外保温构造衰减倍数最大,而夹芯保温构造延迟时间最长.     

几种复合墙体构造的热工性能数值分析

鉴于夏热冬冷地区的气候特点,针对内外保温形式、保温厚度、保温材料、主体墙不同的情况,建立物理数学模型,计算材料及墙体构造特性,采用Fluent软件模拟对比分析不同构造墙体的热工性能,并将内外壁面温度(夏季)进行对比。模拟结果表明:在同一温度波连续作用下,墙体外壁面平均温度与墙体构造基本无关;对比热惰性指标和传热系数相同但保温形式不同的墙体构造,外保温墙体比内保温墙体温度波衰减度大,延迟时间更长,内壁面温度波动幅度小,抵抗室外温度波变化能力强,热稳定性更好;对比主体墙材料相同但保温材料不同的墙体构造,说明热惰性指标和传热系数并不能完全用来综合评价保温隔热效果,温度衰减倍数大的材料节能性能更好。     

建筑外墙延迟衰减特性的组合优化方法

研究建筑外墙不同组合延迟衰减特性对建筑峰值传热的影响规律，对降低峰值传热负荷，减少空调系统配置容量具有重要意义．针对某案例建筑，采用EnergyPlus与正交试验设计方法，研究多类型建筑外墙组合延迟衰减特性与峰值传热冷负荷的变化规律．结果表明：各墙体组合对外扰具有不同的延迟衰减特性，导致峰值冷负荷大小存在显著差异，差异度最大为11.8%．基于不同类型建筑外墙传热峰值出现时刻不同，叠加后可降低总传热量峰值的特性，提出一种外墙峰值传热优化组合方法．在各朝向墙体内表面温度关系式中引入错峰指标PSI，用于调节墙体组合的延迟时间，以该指标为设计变量，墙体总传热量峰值为目标函数，通过优化求解得到各朝向墙体的最佳延迟时间，进而求出优化墙体组合．采用该方法对案例建筑进行计算，结果显示：对建筑外墙进行优化组合后，其总传热量峰值降低了19.1%．     

相变蓄能材料对空心砌块外墙的热响应实验

以癸酸作为相变材料,分别将癸酸放在空心砌块左侧和右侧的孔隙中,将不同构造的相变砌块砌筑成墙体,通过变温热箱法对普通砌块墙体和不同构造的相变砌块墙体进行实验,对比不同构造的相变砌块墙体的传热性能及节能性,确定相变材料在砌块中的最佳摆放位置。研究表明:相变砌块墙体内表面温度波幅的衰减倍数是普通砌块墙体的3.8~4.4倍,其内表面温度波幅的延迟倍数是普通砌块墙体的8~12倍,衰减和延迟现象较普通砌块墙体显著;通过普通砌块墙体内表面的热流密度是通过相变砌块墙体内表面热流密度的3.0~3.9倍,与将相变材料放在靠近室内侧的孔隙中的砌块墙体相比,将相变材料放在靠近室外侧的孔隙中的砌块墙体,传热性能差,节能性好。     

节能建筑复合墙体的非稳态热工性能

为节约土地资源和降低建筑主体结构工程造价，采用有限差分法、谐波法和反应系数法对节能建筑复合墙体的非稳态热工性能进行全面分析．复合墙体的传热反应系数、衰减倍数、延迟时间、热惰性指标和逐时壁温的计算结果表明，复合墙体对冬季供暖和夏季空调都具有良好的节能效果，其热稳定性和室内舒适性较传统非节能墙体有所提高；尽管外保温复合墙体的热惰性指标有所降低，但其夏季隔热性能却有所提高；外保温墙体的热工性能在冬夏两季均优于内保温墙体。     

小匡体复合保温墙体热工性能分析

基于墙体非稳定传热的物理模型,以热力学能量理论写出非稳定传热的导热微分方程,并根据房屋内外壁实测的温度拟合成简谐温度波作为外部扰量.采用第三类边界条件,计算出小框体复合保温隔热体系的内壁面温度、热流密度、衰减倍数及延迟时间等性能指标,在此基础上计算出不同构造墙体的热流量.计算结果表明,该体系相对于聚氨酯保温隔热体系热流量单位面积内降低3.4％;相对于聚苯乙烯保温隔热体系热流量单位面积内降低7.1％,从而证明了小框体复合保温隔热体系的优越性.     

夏热冬冷地区相变复合墙板适宜构造分析

针对夏热冬冷地区典型热条件下相变复合墙板的适宜构造问题,采用焓法模型,对空调房间中含相变材料层(phase change material, PCM)的常见构造墙板的热性能进行系统的计算分析,得到相变复合墙板热性能影响规律.结果表明：墙板中保温材料层(thermal insulation material, TIM)具备1.0 m²·K·W^-1以上的热阻值是PCM性能发挥的必要条件;热阻主要影响衰减倍数值,而热容对衰减倍数与延迟时间均有显著影响;PCM相变温度的选取尤为重要;TIM尽可能与PCM分层设置,且PCM应处于TIM层的内侧.     

夏热冬冷地区双层相变材料墙体热工性能分析

针对在建筑围护结构中使用单一相变材料(phase change material, PCM)不能满足全年节能和舒适度要求的问题,提出将两种不同相变温度的PCM同时填入到多层平壁墙体中,构成双层PCM墙体.采用显热容法对PCM的传热过程进行分析,对数学模型采用有限差分法离散,利用MATLAB软件编程对多种不同结构的双层PCM墙体在典型夏热冬冷地区气候条件下热工性能进行了计算分析.通过衰减倍数,先探索理论上的PCM最佳相变温区,再从实际建筑围护结构使用的PCM中选取热物性参数与理论上最佳值最接近的PCM,将该PCM墙体热工性能与理想的PCM墙体热工性能相比较,结果相差不大.研究表明:两种PCM层位于墙体中间位置时,衰减倍数最大,建筑围护结构内表面温度最稳定,低相变温度PCM在冬季的利用率和高相变温度PCM在夏季的利用率均为0～100%,能够使墙体保持较高的热工性能.     

内蒙古西部超低能耗草原民居相变墙体调温节能性研究

内蒙古西部草原民居冬季室内热环境质量普遍较差,采暖能耗高,而相变材料具有优异的热工特性。探索研究在外墙中加入石蜡基相变材料改善草原民居冬季室内热舒适性和降低采暖能耗的可行性,分析在临河地区冬季典型气象条件下,墙体材质、相变材料层厚度、对流换热系数和相变潜热对内壁面温度响应和节能性的影响。结果表明:不同墙体材质的导热系数影响墙体热性能,随着导热系数减小,温度衰减倍数增加,内壁面热稳定性提升;随着相变层厚度的增加,墙体保温性能不断增强;墙体内壁面温度波幅随对流换热系数的增大而增加;随着相变潜热的增大,对提升冬季室内热环境和减少采暖能耗方面有一定作用,但其效果有限。研究结果为内蒙古西部草原民居非透明围护结构的节能设计提供参考依据。     

水平反复荷载作用下双层空心墙体抗震性能的试验研究

本文通过十四片具有不同构造措施的双层空心墙体和两片实心砖墙体试件的周期反复加载试验,研究了双层空心墙体在水平周期反复荷载作用下的基本性能,分析和比较了具有不同构造措施的双层空心墙体的破坏机理,滞回性能、廷性等.分析了双层空心墙体的开裂荷载、极限荷载、变形等,并且提出了有关双层空心墙体的设计建议.     

稀释体系气溶胶粒子近壁动力特性及壁面影响

以极端稀释气溶胶体系中单个粒子为研究对象,建立了考虑受重力浮升力、表面势力和布朗热动力作用的运动控制方程,运用布朗动力学方法数值模拟了近壁处气溶胶粒子的动力特性规律. 结果表明,壁面之上一定范围内(约50个气溶胶粒子半径)存在一个壁面影响区,区域中气溶胶粒子的动力特性有别于无界大空间中的气溶胶粒子,且其厚度远大于壁面对粒子作用力的范围(约1个粒子半径). 最后讨论了不同表面特性、不同粒子半径时壁面影响区的变化规律.     

南京长江大桥桥头堡填充墙加固方法比较

为研究南京长江大桥桥头堡填充墙特殊加固方法的加固效果,首先,选取桥头堡典型尺寸的非整墙加固进行有限元分析,并与整墙加固进行比较;然后,针对不同加固区高度进行参数分析,研究加固区高度对填充墙的抗震性能的影响;最后,给出不同加固区高度的非整墙加固的抗震承载力及刚度增强系数的计算公式.研究结果表明:南京长江大桥桥头堡非整墙加固相比于整墙加固虽效果有所下降,但依然有效;加固区高度基本为整墙高度的74%,其抗震承载力提高293%~335%,刚度增强系数为1.891~1.935,均大于规范值;加固墙的高宽比对加固效果也有影响,但是对刚度增强系数影响略小,而且不同高宽比加固填充墙在地震时中部裂缝的方向存在明显差异;随着加固区高度减小,填充墙面层加固效果明显降低,而且可能导致未加固区域墙首先开裂,故建议非整墙加固区域高度要超过整墙高度的74%.     

壁面粗糙度对直升机粒子分离器性能影响的数值研究

采用计算流体力学方法,通过不同壁面粗糙度布置,对直升机粒子分离器无叶片三维流道进行详细的模拟分析。结果表明:壁面粗糙的变化对分离效率影响较小,但会导致流道总压损失的增大。靠近流道出口壁面对流道损失的影响要比靠近进口处大,其中对主流道总压损失影响最严重的是主流道的外壁面。不同的粗糙度分布,对流场的影响也不一样;而且壁面的粗糙度对近壁面流场有影响,还会通过累积影响到远离壁面的流场。     

管材绕弯变形的理论与实验分析

针对管材绕弯成形的受力与变形特点,进行了理论与实验研究．应用塑性有限元方法分析了绕弯的主要工艺参数对成形后管材壁厚变化及截面椭圆度的影响,结合实验分析了变形区不同位置的椭圆度及壁厚的减薄情况．研究表明：R／D越小,变形越大,壁厚减薄也越大,而相对壁厚t／D对壁厚减薄影响不大;另外,芯棒的尺寸及位置对壁厚减薄率及截面椭圆度影响较大．     

爆炸波与破片联合作用下砌块墙的损伤和防护

基于ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土空心砌块填充墙、破片和炸药的模型,并对其在由爆炸驱动的破片和由爆炸产生的冲击波作用下的损伤进行了数值模拟.分析了单独冲击波作用、单独破片作用及二者复合作用下混凝土空心砌块填充墙位移响应的差异,探究了不同砌块强度、空心砌块壁肋比、砂浆强度和钢丝网网格密度对混凝土空心砌块填充墙的位移响应的影响.给出了聚脲弹性体、聚脲弹性体与钢丝网联合加固二者加固效果的比较.结果表明:通过与试验对比验证,建模方式是可靠的;在破片和冲击波复合作用下,混凝土空心砌块填充墙的位移比二者线性叠加的位移更大;提高砌块强度等级、提高空心砌块的壁肋比对墙体抗爆有利;改变砂浆强度对墙体抗爆的影响微弱;加密钢丝网网格可显著提高其防护效果.     

基于MARC的一字形短肢剪力墙结构抗震性能有限元分析

采用有限元软件MSC.MARC,对一字形短肢剪力墙结构进行了低周往复水平荷载下的数值模拟试验.主要通过一字形短肢剪力墙的应变云图、滞回曲线和骨架曲线等分析,研究了不同轴压比对一字短肢剪力墙结构抗震性能的影响.对本研究的一字形短肢剪力墙结构不同轴压比下抗震能力的结果进行比较可知,虽然轴压比越小,延性越好,抗震能力越强,但从综合因素来看,设计轴压比为0.15的短肢剪力墙的抗震效果明显.分析结果可为一字形短肢剪力墙基于性能的抗震设计时提供参考,推动一字形短肢剪力墙在实际工程中的运用.     

地铁车站叠合墙内衬墙混凝土施工优化及开裂原因分析

为解决地铁车站叠合墙内衬墙混凝土开裂渗水问题,以福建省厦门市轨道交通6号线杏滨站和董任站工程为背景,研究地铁车站叠合墙内衬墙混凝土施工优化及开裂原因.根据内衬墙的实际开裂情况,研究内衬墙混凝土的不同现场坍落度、混凝土的不同强度等级、跳仓浇筑法、冷却管技术和施工分段长度等施工因素对内衬墙开裂的影响情况.结果表明:叠合结构内衬墙所受约束作用的强弱、混凝土水泥水化的温度效应,以及施工分段长度是引起内衬墙开裂的主要原因;各施工因素对提高内衬墙抗裂能力的重要性依次是跳仓浇筑法、冷却管技术、混凝土现场坍落度、混凝土强度等级和施工分段长度.     

煤场挡风防尘网的数值模拟

采用数值模拟试验,首先针对不同构型的挡风防尘网进行模拟,通过压力损失和体型系数评估不同构型挡风网的挡风性能和安全性,为挡风网的选型提供依据。同时将计算得到的数据应用到煤场挡风墙整体数值模拟中,结合起尘公式,评估挡风墙在不同来流风速下的挡风抑尘效果,为煤场的挡风墙布局设计提供支持。     

挡土墙土压力实验演示装置研制

为了培养学生的实践能力和自主创新能力,使学生对挡土墙的位移影响土压力的分布等问题有感性的认识,加深对基本理论知识的理解,提高学习效率,针对土力学挡土墙中的教学内容,研制了挡土墙土压力实验演示装置。该装置由开口模型箱、挡土板及位移控制装置、测压装置等部分组成,可以用于演示挡土墙的位移对土压力的分布影响。该装置在学生课堂教学中取得良好效果。     

核心剪力墙嵌固位置对掉层框剪结构抗震性能的影响

对掉层框剪结构中的核心剪力墙采取2种不同的嵌固位置,设计不同掉层层数的算例模型,进行多遇地震和罕遇地震作用下掉层框剪结构的抗震性能分析,考察核心剪力墙不同嵌固位置对掉层框剪结构上、下接地部位剪力分配和抗震性能的影响规律。结果表明:掉层结构上、下接地部位剪力分配极不均匀,各接地部位传递的剪力占比受掉层层数和核心剪力墙嵌固位置影响;通过选择核心剪力墙的嵌固位置,可在一定程度上协调剪力传递的不均匀性,当掉层层数较多时,将核心剪力墙嵌固在上接地端更合理;当上接地部位仅有少量剪力墙时,易形成塑性变形集中,设计中应重点关注此类构件的延性。