科尔沁沙地地区地表温度的确定和分析

利用2001年夏季和2002年春季在内蒙古科尔沁沙地开展的近地面层微气象观测资料, 计算和分析了流动沙丘下垫面地表温度及特征规律。在不同土壤深度间土壤性质分层均匀的假设下, 对不同实测土壤温度进行离散傅立叶变换, 结合土壤热传导方程, 由土壤温度主频振动振幅衰减与位相差计算的土壤导温率具有较好的相关; 利用不同深度土壤导温率关系和土壤温度主频及各谐波振动的振幅与位相推算地表温度, 由5 cm和10 cm土壤温度测量值计算的地表温度相关性较好。土壤温度振动日振幅随深度按指数衰减, 80 cm深度处地温值的日变化较小。     

热对流对土壤温度和能量平衡的影响

在传统的土壤热传导方程基础上,耦合了土壤水分的垂直运动引起的热对流项,用金塔绿洲2005年6月11-15日的观测数据分别计算了土壤热扩散系数以及水的通量密度.以0.05 m深度的土壤层为上边界,模拟了0.10 m和0.20 m深度的土壤层温度,并比较了计算的地表能量闭合因子.结果表明:热传导对流方法模拟的土壤温度与实际...     

3种土壤热通量计算方法对观测数据偏差的敏感性分析

基于干旱区均匀裸土下垫面的辐射观测数据和两组土壤观测数据,分别使用PlateCal法、谐波法和TDEC法计算了地表土壤热通量(G_0),发现不同方法计算的G_0差异达3%～11%.分析了3种方法所需输入数据(长波辐射、土壤温度、土壤含水量和土壤热通量)的观测偏差,其中5 cm土壤含水量的观测偏差较大(约20%～30%),长波辐射的观测偏差较小(约1%～2%).分析不同方法计算的G_0对观测资料偏差的敏感性,结果表明PlateCal法对5 cm土壤热通量和5 cm土壤温度的观测偏差较敏感,而谐波法和TDEC法对5 cm土壤温度的观测偏差最敏感.两组观测数据计算的G_0差异显著,PlateCal法、谐波法和TDEC法的差异分别为11%、20%和16%,主要是由计算方法所需输入物理量的观测偏差和计算方法对各物理量的敏感性共同决定的.     

鸡公山自然保护区落叶阔叶林土壤呼吸研究

利用ACE自动土壤呼吸监测系统测定并分析鸡公山落叶阔叶林土壤呼吸的日变化特征,对影响土壤呼吸的土壤温度、大气CO2含量、大气温度、大气湿度等因子进行相关分析.结果表明:鸡公山落叶阔叶林土壤呼吸日变化呈单峰曲线,变幅最大的月份为8月;土壤呼吸与5 cm深处土壤温度呈幂函数关系,y=1.122exp(0.037x)(R2=0.395);土壤呼吸与5 cm深处土壤温度,30 m高处大气CO2含量、大气温度、大气湿度关系显著.     

非线性二维稳态导热反问题的一种数值解法

建立了非线性二维导热反问题的数学模型,利用边界温度观测信息,采用遗传算法和有限元法相结合的混合数值方法,确定了二维非线性导热问题中材料热传导系数随温度线性变化的规律,该方法无需利用材料内部温度观测人利用边界温度测量信息,就可以识别材料热传导系数随温度线性变化的,考虑观测的影响,对方法的计算精度进行了检验,该方法是全局收敛的。     

一维逆时热传导初值问题的反演方法

利用同化方法对一维逆时热传导问题进行了研究。首先构造一个正问题,其初值为给定时刻的观测值,目的是获得足够多的观测值;然后利用变分同化对初值进行反演;最后进行数值模拟。数值模拟结果显示该方法可行且具有一定的抗噪性。     

基于辛方法的二维非稳态热传导问题研究

基于二维热传导理论,通过引入对偶变量,推导了非稳态热传导温度场问题的辛对偶方程组。采用分离变量法和本征展开方法,建立起一种本征值和本征解的直接求解方法,得到了适用于任意跨厚比的平面非稳态问题的解析解。由于在求解过程中不需要事先人为地选取试函数,而是从基本方程出发,直接利用数学方法求出问题的解,使得问题的求解更加合理化。探讨不同跨厚比、不同时间步长情况下温度和热流密度的分布规律,并与已有解进行比较。结果表明,辛方法是一类可行的研究非稳态热传导的方法。考虑到非零本征值本征解具有局部性特点,进一步讨论不同跨厚比、不同时间情况下温度和热流密度分布的端部效应问题。为非稳态问题的理论及实际应用研究提供了新的途径。     

北方农牧交错带不同土地利用方式土壤呼吸速率探究

农牧交错带地区土地利用方式多变,人为的改变土地利用方式会影响土壤释放CO2的速率.分别对新开垦农田、多年耕种农田、退耕还草草地、多年生草地4种利用类型的土壤温度、土壤有机碳含量、土壤呼吸速率进行监测和研究,结果表明：4种土地利用类型土壤呼吸速率的日变化图像呈单峰性曲线,其中草地平均呼吸速率最大,为0.85g·m-2·d-1.4种土地利用类型土壤温度与土壤呼吸速率呈正相关关系,其中新开垦农田变化明显,K值最高,达到0.045.从整个生长季来看,4种土地利用类型平均呼吸速率表现为新开农田＞草地＞还草草地＞农田,分别为0.97g·m-2·d-1、0.85g·m-2·d-1、0.77g·m-2·d-1和0.56g·m-2·d-1.0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量大小关系与土壤呼吸速率基本吻合.试验表明不论对草地进行开垦还是对农田进行退耕还草都会增加土壤CO2的释放.     

瞬态热传导问题的优化设计与灵敏度分析

研究瞬态热传导问题的优化设计和灵敏度分析方法,在有限元离散和时间差分方法基础上,给出了瞬态热传导问题以及一般瞬态问题的灵敏度计算公式,了直接法和伴随法两种计算格式的特点。     

一维热传导方程的推导

热传导方程是一个重要的偏微分方程,它主要用于描述一个区域内的温度如何随时间变化。热传导方程也是最简单的一种抛物型方程,也常被称作扩散方程。热传导方程在许多数学模型中出现——热传导、金融现象、粒子扩散等。完成热方程的推导意义重大。本文分别用两种方法通过考虑物体内的热流率给出热传导方程的推导,然后比较这两种方法得到的热传导方程。     

利用腔QED实现Deutsch-Jozsa算法

提出了利用腔QED来实现两比特Deutsch-Jozsa算法的方案.该方案的主要优点有:(1)在整个过程中,腔场仅处于虚拟激发状态,有效地抑制了腔泄漏和热场对系统的影响;(2)不需要任何Hadamard变换,使得实验装置更为简单.因此,在当前的实验技术条件下,该方案是可行的.     

热腔条件下实现Deutsch-Jozsa算法的简单方案

基于热腔场与双原子相互作用系统,提出一种简单的Deutsch-Jozsa算法的实现方案.通过外加经典场可以消除腔场光子数的依赖,整个过程不需要在真空状态中保留热腔.此外,该方案中也不需要原子和腔场的大失谐,可以大大缩减操作时间.通过精确的数值计算,证明方案具有较高的保真度.     

座椅与人体接触表面最佳热流通量的实验研究

座椅加热或冷却可提高人体对偏冷或偏热环境的可接受度。通过对24名受试者在不同环境温度和座椅温度的投票结果的分析,探讨了座椅接触表面的局部热流通量与热可接受度的关系。分析指出,一定环境温度下热可接受度与局部热流通量呈二次多项式关系,最佳热流通量与使用者的着衣量和热经历无关,是环境温度的线性函数。应用可变温座椅90%可接受的温度范围可达16.0～28.9℃,对比全身均匀热暴露情况,可接受范围下限扩展5.5℃,上限扩展2.3℃。     

座椅与人体接触表面最佳热流通量的实验研究

座椅加热或冷却可提高人体对偏冷或偏热环境的可接受度。通过对24名受试者在不同环境温度和座椅温度的投票结果的分析,探讨座椅接触表面的局部热流通量与热可接受度的关系。分析指出:一定环境温度下热可接受度与局部热流通量呈二次多项式关系,最佳热流通量与使用者的着衣量和热经历无关,是环境温度的线性函数。应用可变温座椅90%可接受的温度范围可达16.0～28.9℃,对比全身均匀热暴露情况,可接受范围下限扩展5.5℃,上限扩展2.3℃。     

基于神经网络和遗传算法优化室内热舒适控制参数

为了改善室内办公场所的热舒适环境和减少能源消耗,应用计算流体力学(CFD)软件建立实验室研究模型,通过CFD实验模型数据训练人工神经网络,并用神经网络模型代替CFD模型.建立遗传算法目标函数,通过调整权重得到不同的优化结果.在保证精度的情况下减少遗传算法的计算量,最终得到室内控制参数的最优解.与直接在CFD模型上应用遗传算法相比,明显减少了计算量.通过修改室内空调送风口的布局和空调控制参数,使室内大部分工作人员获得满意的舒适度.实验结果表明,所选择的目标函数以及优化方法可以使室内工作环境的舒适度得到较大改善,并达到了节能的目的.     

不依赖于传感器静态特性的温度传感器热时间常数测试方法研究

基于温度传感器与其所处介质环境交换热能的速率和温度传感器的静态特性无关这样的认识,提出了无需利用温度传感器静态特性的热时间常数测量方法,推导出了温度传感器的热时间常数方程.该方法用两个不同大小的功率对同一个温度传感器进行两次恒功率加热,在这两次加热过程中,温度传感器的介质环境、传感器加热开始时的温度和传感器加热截止时的温度分别相同.根据两次加热过程所用的时间和功率就可以计算出温度传感器的热时间常数.该方法理论严谨,技术可行,无由温度传感器静态特性的离散性和非线性带来的测量误差,为准确测量接触式温度传感器的热时间常数提供了理论依据和技术手段.     

自适应调整子种群个体数目的遗传算法及其应用

为了协调算法的勘探和开采能力,提出一种自适应调整子种群个体数目的遗传算法.该算法首先采用佳点集方法初始化种群以保证个体均匀分布在搜索空间中.基于个体的适应度将种群分为3个子种群,并分别采用不同的交叉和变异算子.在进化过程中,根据不同的搜索阶段自适应动态调整各子种群个体的数目.几个标准测试函数的实验结果表明该算法具有较好的寻优性能.将新算法应用到重油热解模型参数估计中,可以获得满意的结果.     

夹点技术在火电机组节能中的应用

以某250MW燃油火电机组热力系统为出发点,对现行的换热网络进行分析,利用问题表法计算出换热系统的夹点和各换热器中的传热温差.通过改变冷热流的质量流量达到优化换热网络、消除传热温差散乱分布和节省公用工程的目的.计算结果表明:换热网络优化后,电厂效率提高,油耗明显降低.     

热分解过程的神经网络预测方法的研究

提出了用前馈神经网络求解热分解过程的新方法．针对传统的ＢＰ算法的缺陷,把无约束优化中的变尺度应用于网络的训练学习,改进了学习算法,提出了一种基于动态步长的新的变尺度算法．通过它对热分解过程的预测分析,其结果非常逼近实验结果并优于传统的理论计算结果;同时,新的变尺度算法提高了网络算法的收敛性．     

基于实数编码的加速遗传算法在混凝土温度场反分析中的应用

根据现场实验室内的混凝土长方体试件非绝热温升试验,在温度场三维有限元仿真计算的基础上,运用基于实数编码的加速遗传算法对混凝土的热学特性参数进行反演分析.反演结果表明,基于实数编码的加速遗传算法在混凝土热学参数反演分析中简单通用、适应性好、且反演收敛速度快,效率高.