基于路表实测温度的路面温度场估计模型

从路面温度变化具有周期性为出发点建立了根据路表温度推算路面结构任一深度温度与自路表至某一深度的层平均温度的估算模型,并通过引入深度传导时间τz以消除路面材料导温系数不同引起的差异.根据广州、宁波、大同三地的路面结构温度场观测站为期1年的路面温度实测数据,以模型估算温度与实测温度之残差的标准差最小为控制目标,确定了模型中4个待定参数即短时间温度变化的时长t1、基线温度变化的时长t2、短时温度变幅的衰减系数k1、基线温度变幅的衰减系数k2的回归式.拟合结果表明,广州、宁波、大同三地的2种路面(沥青路面、水泥混凝土路面)不同深度温度及自路表至某一深度的层平均温度的模型估计值与实测值之残差的标准差仅1℃左右,最大不超过1.52℃,残差均值小于0.5℃.因此,预估公式具有较好的精度与普适性.     

桥面铺装层温度场的ANSYS模拟

为了较准确地掌握桥面铺装层温度场的分布规律,为温度应力计算及铺装材料设计提供理论依据,从气象学和传热学基本原理出发,分析了影响桥面铺装层温度场的环境因素,根据傅立叶传热定律导出了桥面铺装层瞬态温度场的二维计算模型,采用AN-SYS有限元软件对该模型进行了模拟分析,并将计算结果与实测结果进行比较.结果表明:在正确掌握边界条件及材料热物性参数的条件下,采用文中的计算模型可得到较为精确的数值解.     

基于拉普拉斯变换的路面一维时变温度场预测

提出了一种基于拉普拉斯变换及高斯积分法数值反演的预测多层路面结构体系的一维时变温度场解析方法.采用热传导方程建立自然环境下路面结构的一维时变温度场数学模型,应用基于最小二乘近似的内插三角函数多项式拟合一定周期内的气温和太阳辐射强度,据此确定路表边界条件;利用高斯积分公式进行拉普拉斯数值反演,可以很容易地得出一维时变路面结构温度场的解析解;通过与旧水泥路面加铺沥青层路面结构夏季和冬季实测温度场数据的对比验证,发现预测的各路面深度处温度和实测温度的最大偏差在3℃以下,表明利用文中模型预测路面结构温度场的精度非常高.     

温度场及非均布移动荷载作用下沥青路面力学响应分析

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度-荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

温度场及非均布移动荷载作用下

为研究路面结构实际温度场对沥青路面结构动力响应的影响,基于路面结构温度场现场实测数据及室内实际路面材料动态模量试验结果,建立温度场分析和非均布移动荷载作用下沥青路面瞬态动力分析三维有限元模型,分析路面结构在实际温度荷载作用下的动力响应规律,并与传统的等温结构模型动力响应结果进行对比分析.结果表明,层底控温方法模拟出的温度场可用于分析夏季高温时段和低温时段沥青路面的实际动力响应;夏季一天中高温时段,等温模型高估了竖向应变及上、下面层的剪应变,低估了中面层的剪应变;夏季一天中低温时段,沥青路面的实际动力响应大于等温模型的计算值,等温模型低估了温度分布对沥青路面车辙和开裂的影响.     

钢桥桥面铺装层温度场分布特征

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果掌握钢桥桥面铺装层温度分布规律,便能选择适合钢桥桥面铺装层温度特点的铺装材料,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对钢桥桥面铺装层温度场温度分布特征进行了系统研究,分析了钢桥桥面铺装层温度分布规律。研究后发现,钢桥面铺装层内温度场变化与路面温度场变化并不相同,较路面温度变化更为剧烈,温度条件更为苛刻。由此可以得出结论：道路温度场理论并不完全适合钢桥桥面铺装层,在进行钢桥桥面铺装层设计时,不能按照当前普遍采用的设计方法,简单地按照路面设计方法进行设计。在钢桥桥面铺装设计中,更应注意高温问题。     

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。     

不同降雨强度下红色村干沟泥石流数值研究

结合实测资料分析了四川省都江堰市红色村干沟泥石流的运动规律,并运用DEBRIS-2D软件建立了二维泥石流运动数学模型,利用该模型模拟得到的龙头标高、平均堆积厚度及沟口流速都与实测基本吻合.通过改变雨强进行定量分析得到:当物源充足时,雨强减小会导致泥石流运动减缓,并停止于地势较高处;以150mm·h-1为参考雨强,当雨强减小为100mm·h-1和50mm·h-1时,泥石流运动的龙头标高分别增加25m和75m,平均堆积厚度分别减小0.06m和0.14m.     

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。     

非均布温度条件下CRCP+AC复合式路面温度应力分析

根据传热学相关理论,应用大型有限元软件ANSYS10.0对夏季高温条件下CRCP+AC复合式路面瞬态温度场进行了模拟,利用温度-结构耦合原理计算了日周期气温下路面结构的温度应力.分析过程中,考虑了温度沿路面深度方向分布的非线性特征及初始参考温度的非均匀性,对CRCP+AC复合式路面温度应力的影响因素进行了分析.研究结果表明,AC层厚度、CRC层厚度、CRC与基层接触条件的改变对路面结构温度应力的影响较大.当AC层厚度小于6 cm后,改变CRC层厚度对混凝土板温度应力影响不大.     

控制熔体温度三维稳定态方程的解析解

在周期性边界条件及均匀流场的作用下,从数学角度求解三维稳态晶体生长温度控制方程的解析解,首先将其解展开为关于的Fourier级数,然后引入微分算子,利用复数的性质及一些特殊的数学方法求解特征根,从而求得控制方程的解析解,并确定解中各系数的关系.理论结果表明沿晶体生长方向温度分布具有周期性振荡衰减性质.     

高斯激光辐照具有涂层结构的复合材料的温度场研究

基于傅里叶热传导方程,考虑有限厚材料的尺寸,利用积分变换法得到高斯激光辐照具有涂层结构材料温度场分布的解析解;分析了激光参数和材料尺寸对复合材料温度场分布的影响;使用插值法研究了材料物性参数随温度变化引起的瞬态温度场分布变化;对具有涂层的铝合金双层体试件进行了数值计算,得到了分界点热导率值.     

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.     

直线形冻土墙动态温度场的试验研究

在研究直线形冻土墙用于深基坑支护时其温度场数学模型的基础上，考虑工程因素，根据相似理论，对冻土墙温度场进行了模拟试验研究。结果表明：在积极冻结期冻土墙厚度与温度分布的无因次方程近似直线方程、与时间的无因次回归方程为二次多项式方程；提出了冻土墙平均温度、厚度、积极冻结时间的推算方法；用一定厚度的泡沫塑料板对冻土墙保温是方便而可行的。     

脉冲热流作用下球体内的非傅立叶热传导

分析了球形物体表面遭受一随时间变化脉冲热流时的双曲型非傅立叶热传导问题．给出了此类超急速传热情形下的热传导方程、边界条件及初始条件的无量纲形式,采用Ｌａｐｌａｃｅ变换技术,求得了任意时刻球体内部温度分布的解析解．作为算例,计算了方波脉冲这类随时间变化热流作用下球体内的温度变化,结果表明,该类超急速热传导问题与常规的傅立叶热传导相比具有明显不同的特征     

生物组织中异常热源信息获取方法

为通过相对简单的热传递模型建立表面温度分布与内部热源之间的关系,从生物传热理论出发,研究了内热源影响下的组织表面温度分布,实现了在表面温度分布已知的情况下得到内部热源的相关信息.基于傅里叶定律和能量守恒定律建立了具有内热源的组织导热微分方程,通过求解微分方程推导出组织表面温度分布与内部异常热源之间的组织传热模型,采用有限元分析方法对该模型进行模拟计算和数值分析.考虑了两种不同情况下的组织内部异常热源信息的获取,所得结果(1.64 cm、1.56 cm、1.55 cm和0.78 cm、1.64 cm、2.55 cm)与根据热断层成像技术估测所得的热源深度(1.6 cm和0.8 cm、1.6 cm、2.5 cm)十分接近,验证了模型的可行性与准确性.     

基于线性载荷简支梁挠度方程的傅里叶级数

从受分布载荷梁的总势能泛函出发,用变分法求出梁的挠度曲线微分方程,给出受线性载荷的简支梁的挠度曲线方程的傅里叶级数,并把简支梁挠度曲线方程加以推广,展开成相应的傅里叶级数,得到一系列无穷级数的求和结果,发现它们均与伯努利数和π有关.找出梁系数、伯努利数和欧拉数之间的关系,提出相应的计算公式.     

基于GIS空间关系的温度序列复原方法

在分析测量温度序列特征的基础上,结合GIS空间关系模型和空气热传导方程解的特点,建立温度序列复原的目标函数.利用多尺度小波分析方法和基于时-频变换稀疏理论提出基于GIS空间关系的气象温度序列复原方法.研究结果表明:在温度序列模型未知且各温度序列不完全独立的复杂条件下,该方法对于多源温度序列复原具有比较理想的效果.     

配电房温度场分布模型与优化设计研究

构建了配电房室内装置的温度场模拟计算模型,根据传热学原理建立其温度场控制方程,以重庆某小区配电房为例,采用有限元法计算了配电房室内现有通风设施下配电房内温度场分布;在此基础上研究了配电房室内干式变压器和高压开关柜的最佳摆放位置,提出消除噪声的措施。     

冰盖下层流速度场和温度场的理论探讨

冰盖下水流慢速流动时,大多数属于层流状态,尤其大体积水体流动时(如水库)更是如此。文章对层流条件下冰盖下输水时的N-S方程和能量方程进行了理论上的探讨,分析了冰盖下的水流速度场和温度场,结果表明,在概化的边界条件下,水流速度场是对称的抛物线分布,水流的温度场与水深的4次方成比例。