运行模式对毛细管换热器换热性能影响研究

利用地源热泵系统实现地铁隧道中热量的转移,不仅缓解了隧道热堆积问题,还有效利用了可再生能源.以地源热泵系统毛细管前端换热器为研究对象,利用基于TRNSYS软件所建立的传热模型,通过实测数据验证了其正确性,研究了运行模式对毛细管换热性能的影响情况,模拟计算了毛细管与周围岩体及隧道空气之间的传热过程,分别分析了连续运行以及...     

隧道围岩温度场分布的数值分析及预测

利用FLAC3D程序模拟计算了隧道围岩的传热能力及其温度场的演化规律.首先对某过江隧道进行了围岩传热模拟,提出了围岩热物理参数的修正系数,模拟结果对比实测数据显示两者基本一致,表明利用此模型进行数值演算,其结果较为可靠.随后利用此模型对某地铁区间断面的围岩温度场演化规律进行了预测分析,得到了地铁围岩的热套厚度、传热稳定时间及传热量的大小,其结果可为相关领域内的科研设计人员提供参考.     

地铁工程设计中围岩传热量的计算方法

地铁围岩传热量的大小是其通风空调热负荷确定的基础,在确定方法上有一些难点,目前尚没有统一的认识.根据地铁特点,以无限长隧道模型为基础,综合考虑车站与隧道传热,尝试推导出一个计算公式,并结合工程实例与其它计算方法进行对比.最后对地铁围岩传热规律进行数值模拟分析,对比分析表明目前不同方法间差异性较大,地铁设计中对围岩传热量的取值尚有一定的潜力.     

建筑室内环境数值模拟中的耦合方法

针对建筑室内环境模拟中的耦合特点,同时考虑建筑围护结构中的导热与室内空气的对流问题,详细分析了建筑室内空气流动及建筑围护结构传热过程的物理数学描述方法,对热流耦合特性的数值计算方法做了探讨;建立了宏观描述和微观描述的耦合模拟模型,同时对这两种耦合模型的优缺点做了定性讨论;最后利用CFD软件把建筑围护结构传热与室内流动作为整体进行了微观耦合的数值模拟。结果表明,微观耦合模型并不适合室内环境的通风与热耦合问题的计算,有待于宏观耦合模型的研究及实用高效热耦合分析软件的进一步开发。     

寒区隧道地源热泵型供热系统取热段温度场解析

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中。供热系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热。取热段位于隧道中部,获取围岩中的地热能。隧道取热段温度场由热交换管外围岩温度场和热交换管内流体温度场两部分组成。建立考虑衬砌结构和热源的隧道取热段热交换管外围岩传热模型,利用叠加原理、拉普拉斯变换和积分变换相结合的方法获得取热段温度场解析解。基于能量守恒原理建立热交换管内流体传热模型,根据热交换管外围岩温度场,利用迭代法计算热交换管的出口温度。采用反分析的方法确定试验段围岩的综合热物性参数,将理论解与现场试验数据对比分析,其精度满足工程要求。取热段温度场理论解为系统的设计提供理论指导。     

渗流对地铁隧道围岩散热的影响研究

本文在考虑地下水渗流的情况下,对地铁隧道围岩的传热过程做出分析,将隧道围岩层的传热简化为二维的导热和对流共存的非稳态模型,并利用ANSYS软件模拟隧道围岩的中长期温度,得到了热透厚度,传热稳定时间及壁面传热量的变化规律。通过与纯导热模型下围岩散热的对比,提出了隧道壁面热流在渗流情况下的修正参数,并分析了渗流速度对其的影响。     

某浅埋湖底隧道主体结构混凝土变形模拟分析

根据浅埋湖底隧道的结构特点,利用混凝土热湿耦合原理及有限元方法,将隧道内环境实际温度、相对湿度不断变化的情况作为其时变的边界条件,对实际隧道主体结构钢筋混凝土一年内的变形情况进行了数值模拟分析.通过对数值模拟与现场测试结果的比较分析,数值模拟值与现场测试结果符合较好,说明基于多孔介质热湿传输耦合原理的混凝土变形数值模拟方法是可行的,隧道主体结构混凝土的变形较小,对工程结构的正常使用和耐久性有利.     

定热流热响应实验确定岩土热物性方法

针对工程中常用的定热流热响应实验方法,分析研究了采用不同传热模型耦合不同数据处理方法对确定岩土热物性及钻孔热阻的影响,研究结果表明：采用线热源模型与柱热源模型确定的岩土热物性及钻孔热阻存在较大差异;岩土容积比热对导热系数的确定影响很小,但对钻孔热阻影响较大;三参数估计确定导热系数及钻孔热阻具有良好可信度,但是对于热扩散率的确定稳定性较差。通过分析总结,以最小平均误差作为线热源及柱热源传热模型的权值分析基础,提出三参数估计耦合线热源及柱热源模型的加权平均方法确定岩土热物性及钻孔热阻,该方法具有稳定性好,可信     

地铁工程设计中围岩传热量的计算方法

地铁围岩传热量的大小是其通风空调热负荷确定的基础,在确定方法上有一些难点,目前尚没有统一的认识。根据地铁特点,以无限长隧道模型为基础,综合考虑车站与隧道传热,尝试推导出一个计算公式,并结合工程实例与其它计算方法进行对比。最后对地铁围岩传热规律进行数值模拟分析,对比分析表明目前不同方法间差异性较大,地铁设计中对围岩传热量的取值尚有一定的潜力。     

基于神经网络的中庭热环境全年动态模拟研究

中庭作为一种大空间建筑,其热环境的设计和组织控制十分复杂,现有的空调设计方法难以满足实际工程设计的需要。本文从中庭建筑热环境的物理特性入手,首先分析了影响中庭热环境的关键性因素,明确了中庭内部空气流动传热模型和动态热过程模型之间的耦合关系,并在此基础上提出了一种全新的基于神经网络的中庭热环境全年动态模拟方法。该方法采用神经网络算法提取热环境参数分布CFD模拟的关键信息,使其既能够覆盖全年不同的中庭热环境状况,又能够保证合理的工况计算数量以提供给神经网络建模。而后在软件中实现了神经网络与热过程模拟耦合迭代的中庭热环境全年动态模拟,并运用此方法针对实际工程中的中庭空调系统设计问题进行了合理的模拟分析,给出了改进建议。     

混凝土空心砌块多模式非稳态周期传热特性

在建立混凝土空心砌块非稳态导热-自然对流-辐射多模式耦合传热模型基础上,研究了基于稳态热优化的混凝土空心砌块在徐州地区采暖期的非稳态周期传热特性;分析了空心砌块温度场、热流率随时间的变化规律。定义了非稳态周期传热条件下混凝土空心砌块保温性能评价参数—失热量,并与常用的保温性能评价参数—等效导热系数对比。结果显示,非稳态周期传热时空心砌块优化的效果并没有等效导热系数表征的优越;因此,在空心砌块的设计中应该重视非稳态传热的重要性。     

建筑围护结构热湿性能模拟软件开发

建筑围护结构内的季节性湿传递是围护结构湿损坏的重要影响因素,为简单快速地评估建筑围护结构的热湿性能,基于瞬态耦合传热传湿理论开发了围护结构热湿性能模拟软件.该软件可以进行动态室内外环境参数下的围护结构热、湿特性分析,为结构工程师提供了方便快捷的判断多层墙体内可能出现冷凝的方法,从而选择合适的防护措施.并结合工程实例说明了其应用.     

多场耦合的建筑火灾数值模拟研究及应用

基于燃烧模型和结构力学模型,提出火-热耦合与热-力耦合之间的温度场转化方法。基于Python语言编写相应程序,可以实现温度场的自动转换。在此方法基础上,结合FDS与ABAQUS给出了多场耦合的建筑火灾数值模拟方法。并将此方法应用于某一农贸市场火灾,进行了火-热耦合与热-力耦合的数值模拟,得出温升、应力、形变随时间的变化,并与火灾勘验结果对比,验证该方法的可行性。     

植被传热模型与CFD耦合模拟的应用研究

植被能够有效地改善室外人员热舒适。因此,定量计算植被在室外环境中的降温效应显得十分必要。CFD模拟近年来被广泛应用于室外热环境研究中,然而,目前还鲜见将植被复杂的传热过程与CFD热环境模拟相结合的研究。本文提出了一种将植被传热模型与CFD模拟相耦合的研究方法,能够定量计算室外热环境中植被的降温效应。通过对某高校学生宿舍区夏季工况的实测验证,证明了该方法是切实可行的。     

地铁隧道围岩传热规律的监测分析

地铁隧道,由于其封闭性,在使用过程中所产生的大量热量要靠环控系统来排除,而围岩传热量的准确估算对环控系统热负荷的确定以及热环境控制都有着重要作用。但是目前隧道围岩传热的规律尚不明确,缺乏科学可靠的预测评价,因此,本文对南京地铁1号线典型地铁隧道区段的隧道空气温度、壁面温度和壁面热流进行了现场实测。实测结果分析表明,隧道壁面温度与热流变化的主要诱因是运行车辆发热,地面气温的剧烈变化也是重要因素之一;同时也表明在典型条件下地铁隧道围岩壁面温度和热流随地表气温变化,壁面热流呈现日周期变化规律。最后,本文基于列车实际运行参数,初步估算了典型地铁隧道区段列车运行的总产热量,以及围岩传热量占总产热量的比例。     

火灾条件下冷弯薄壁型钢楼板体系的耐火性能

冷弯薄壁型钢楼板的耐火性能是决定其作为装配式结构能否推广的重要因素,目前可供借鉴的足尺火灾试验数量有限,且大部分数值模拟局限于用二维传热模型开展温度场分析,或基于简化的线性温度分布开展三维模型的热力耦合分析。冷弯薄壁型钢楼板构造复杂,利用二维传热模型以及简化线性温度分布假定开展的热力耦合分析,由于未考虑三维结构在受火时真实的非线性传热机制,其所反映的结构抗火性能与真实情况可能存在显著差异。为更准确地描述这类结构的耐火性能,针对由冷弯薄壁型钢骨架、结构胶合板和石膏板、岩棉等材料组成的楼板体系建立三维传热模型,按照ISO-834标准升温环境模拟火灾情境,进行非线性传热过程和热力耦合分析,描述三维非线性传热机制和具有热力耦合特征的结构行为;提出更为准确的接触行为建模方法,以反映自攻螺钉、板材、轻钢构件之间接触传力关系和变形协调特征。在与两组足尺楼板体系火灾试验数据对比的基础上,给出由数值模拟得到的结构行为机理解释。研究表明:提出的三维传热和三维热征、托梁的变形演化机制以及最终破坏形态与试验结果吻合较好。     

地埋管地源热泵换热区岩土体热承载能力评价

为了准确量化岩土体热承载限度问题,针对埋管式地源热泵系统提出一套换热区热承载能力综合评估方法,并将之应用到上海某地下埋管换热试验场,建立地下岩土体与地埋管耦合传热数值模型,并根据试验结果对模型进行校验,基于模拟计算得到5年末场地岩土体允许热承载能力冬、夏季分别为5. 06 k W、7. 80 kW,相应的延米换热功率分别为42. 19 W、64. 97 W,评价方法对浅层地热能的合理开发利用具有积极意义。     

某浅埋湖底隧道主体结构混凝土变形模拟分析

根据浅埋湖底隧道的结构特点，利用混凝土热湿耦合原理及有限元方法，将隧道内环境实际温度、相对湿度不断变化的情况作为其时变的边界条件，对实际隧道主体结构钢筋混凝土一年内的变形情况进行了数值模拟分析。通过对数值模拟与现场测试结果的比较分析，数值模拟值与现场测试结果符合较好，说明基于多孔介质热湿传输耦合原理的混凝土变形数值模拟方法是可行的，隧道主体结构混凝土的变形较小，对工程结构的正常使用和耐久性有利。     

寒区隧道地基冻融变形的多场耦合数值模拟计算及应用

为研究寒区隧道地基冻融变形情况,考虑水冰相变、水化热的作用,建立了隧道地基热-应力耦合计算有限元模型,以某寒区隧道的洞口段为计算对象进行了计算,研究结果表明,现有的寒区隧道保温技术在实际应用中对于冻土的保护不足,水分和隧道洞内的高低温变化是导致这一问题的主要原因。     

多孔围护结构热湿耦合传递过程研究及进展

相对于干热干冷气候区,湿热湿冷气候区的多孔围护结构热湿耦合作用引起的传热计算是一个复杂的过程,在建筑节能工程计算中依然采用的是经验方法.本文以多孔围护结构热湿耦合传递过程为研究对象,对业界在理论研究、计算方法及模拟工具等方面取得的进展进行了深入的研究分析,总结了国内外在多孔围护结构热湿耦合传递过程研究中所取得的主要成果.针对存在的问题,指出了其应用的局限性,同时展望了该领域的发展趋势.