周公宅拱坝PE水管现场冷却效果反馈分析研究

借助水管冷却精细算法及先进的反演算法,采用现场实验与数值反馈计算相结合的新思路,对周公宅拱坝现场PE水管的冷却效果及边界条件进行了研究。结果表明,PE水管冷却效果与铁管冷却效果存在明显差异,水管冷却温度场的计算中。PE水管边界应视为第三类边界,其冷却效果可通过“等效表面散热系数”来体现,其中“等效表面散热系数”随通水流量变化而变化。据此,可方便、简捷地实现PE水管的现场冷却效果仿真计算。计算结果证明．此方法可取得与现场实测一致的效果。     

基于保温试验的薄壁混凝土等效放热系数反分析方法

【目的】采取保温措施是保证混凝土温差不超标的主要温控措施之一。其中准确的表面放热系数计算公式是获取保温参数的主要途径。【方法】基于混凝土等效放热系数计算基本公式，充分考虑风速、温度、湿度、粗糙度、黏结面积等边界影响因素，分析上述因素对保温参数的影响规律，解析计算考虑各项边界影响因素的保温参数求解关系式。同时，基于多个船闸闸室底板的温度监测数据对覆盖不同保温材料的混凝土等效放热系数进行反演分析，对比分析传统计算公式、改进后公式与实测反演结果。【结果】结果显示，提出的考虑各个边界条件影响因素的等效放热系数求解公式获取的结果与实际反演较为一致，可以应用在设计施工阶段确定不同边界条件下保温参数的精确求解，【结论】研究成果可以为混凝土温控防裂提供专业技术支撑。     

钢纤维混凝土结构温度应力特性

通过早期水化热及外界温度影响下的钢纤维混凝土模型试验,得出钢纤维混凝土比普通混凝土具有更好的热传导性,可以减小钢纤维混凝土内部的温度梯度,进而降低表面应力的结论。在试验的基础上进一步通过有限元数值模拟,计算钢纤维混凝土在不同热导率下的温度及温度应力,给出了钢纤维混凝土热导率与温度梯度和温度应力之变化关系。数值计算结果表明,钢纤维混凝土热导率变大,结构内部温差变小,温度应力减小,验证了模型试验所得的结论,表明了钢纤维混凝土的实际抗裂作用。     

掺氧化镁混凝土建造高碾压混凝土重力坝的温度补偿计算方法

本文探讨了大坝混凝土掺氧化镁后温度徐变应力的变化规律,建立了考虑温度历时效应的氧化镁微膨胀混凝土仿真计算方法,计算中考虑了温度对混凝土自生体积变形的影响,严格按照混凝土龄期和温度场的分布状况,选取与之相对应的自生体积变形增量。并以一工程为实例,比较了坝体混凝土掺或不掺氧化镁的温度徐变应力的不同。得出的结论认为,在大体积混凝土内部,掺氧化镁能够起到补偿温度应力的作用,但是,对靠近边界部位的混凝土,由于混凝土表面一定范围内的温度梯度较大,加之边界周边环境因素的影响,如没有采取有效的表面保护措施,将会引起局部膨胀量的不一致,从而削弱掺氧化镁的补偿作用,甚至有可能增加局部混凝土的拉应力,引起早期表面裂缝。     

梅梁湖泵站的混凝土裂缝防治

水工结构中大体积混凝土由于截面大．泵送混凝土水泥用量多。水化热会产生较大的温度变化和收缩作用．由此而形成的温度收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。裂缝分表面裂缝和贯通裂缝两种。表面裂缝是由于混凝土表面和内部散热条件不同。混凝土温度内高外低形成温度梯度。使混凝土内部产生压应力、外部产生拉应力，表面拉应力超过混凝土抗拉强度时而产生表面裂缝：     

乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡渗流场边界反演分析

以确定乐昌峡水电站右岸坝肩边坡地下水位边界为目的,首先以现场监测资料为基础,通过非线性方法拟合各类地下水位边界条件,其次建立三维有限元边坡模型并结合遗传神经网络对地下水边界条件进行反演,最后通过有限元方法计算得到边坡渗流场。计算结果与实测水头较为接近,表明构造的非线性地下水位边界与遗传神经网络反演相结合的方法能够解决复杂渗流场边界水头的确定问题,研究成果对乐昌峡工程的渗流分析以及类似工程具有一定的指导意义。     

风速对混凝土浇筑块温度场的影响

风速会影响大体积混凝土表面与外界热量交换的速率,从而改变混凝土温度分布状态。随着风速的增大,混凝土浇筑块表面温度梯度加大,可能会形成较大的表面拉应力,增大产生表面裂缝的风险。以西南地区某在建混凝土坝为例,对浇筑块表面温度梯度进行实时跟踪监测,确定了外界风速对表面混凝土的影响范围,并建立有限元模型,计算了不同风速条件下混凝土块的温度梯度。结果表明:风速对距混凝土浇筑块表面0.2 m以内的混凝土温度影响最明显,且在浇筑完成后4 d最为显著,及时覆盖保温板可有效控制混凝土的温度梯度。     

基于现场试验的混凝土表面放热系数反演和计算方法改进

目前常用的混凝土表面放热系数的计算方法存在参数取值不明确、可实施性差的问题。为此,基于多个工程大量的试验数据并采用先进的反演分析方法,对覆盖不同保温材料的混凝土表面放热系数进行反演分析。结果表明,混凝土的表面放热系数和保温材料黏结状态密切相关。即,不吸水保温材料底部积水对表面放热系数影响很大,无积水时不吸水保温材料底部潮湿状况的影响相对较小。在此基础上,对现有表面放热系数计算方法进行了改进,改进后的方法参数选取更加明确,更具备可实施性。     

海域潮汐模型开边界反演优化方法研究

应用数据驱动模型建立海域潮汐模型开边界条件反演的新方法:分析选择主要分潮作为控制变量并设计计算工况,将海域潮汐模型计算工况结果和控制变量带入数据驱动模型,建立内部观测点潮汐(或潮流)同开边界潮汐之间的关系,利用海域内部的潮汐和潮流观测资料反演开边界条件.以辽东湾海域潮汐模型非耦合与耦合开边界反演验证该方法,通过对反演开边界结果的校验表明耦合开边界反演是有效的,而非耦合开边界反演不具备工程实用性.     

基于粒子群算法的非绝热温升试块试验及反演分析

热力学参数及边界条件是影响混凝土温控仿真计算精度的重要因素之一,而通过室内试验的方式获得这些参数成本较高,且往往与工程实际不符。引入粒子群算法,根据现场的混凝土非绝热温升试块试验成果,进行反演计算和分析。结果表明,粒子群算法可以用于混凝土温度场的反问题研究中,且反演结果精度较高。     

通过监测资料反演严寒地区混凝土热学参数的方法

在新疆严寒地区,日气温变幅较大,寒潮频发,对混凝土采取保温措施后,进行混凝土热学参数的反演过程中,根据以往的经验公式及简化计算,计算结果与实际误差较大.通过建立混凝土温度场的数学反演模型,推求混凝土的热学参数(导温系数、等效表面放热系数),并结合工程实例给出了求解过程.     

蒙特卡罗法求大体积混凝土不稳定温度场的完整解

利用蒙特卡罗法,通过在时空域中不规则网格随机游动来求解大体积混凝土不稳定温度场。应用这种方法可以在不分解总刚矩阵的情况下,独立地求解任意时间段中单个结点的温度值。给出了有水化热影响和多边值条件共同作用下大体积混凝土不稳定温度场的蒙特卡罗法,并引入松弛系数s调整到初、边值的游动概率来提高精度,通过计算实例显示该方法是正确可行的。     

温度对混凝土比热容的影响试验研究

基于极端温度条件下大坝温控仿真计算的需求,为深入研究温度对混凝土比热容的影响,试验采用混热法测取了混凝土各组分在不同温度条件下的比热容,利用比热容的加权累加原则得到了混凝土比热容随温度变化情况,提出了考虑温度和配合比影响的混凝土比热容多元回归模型,并验证了该模型的准确性。结果表明:在极端温度条件下,混凝土比热容与温度呈正相关性并随温度的升高而增大,变化速率逐渐变缓。所提出的混凝土多元回归模型能较准确地预测不同骨料配比下混凝土比热容随温度的变化情况。     

基于等效时间的非线性热传导方程及其工程应用

用化学反应速率描述浇筑温度对混凝土绝热温升的影响,研究混凝土连续墙模型在不同浇筑温度和不同边界(热交换边界和绝热边界)条件下中心点的温升过程.应用基于等效时间的非线性热传导方程,对龙滩碾压混凝土重力坝温度场进行仿真分析,并与传统理论计算结果比较.研究表明:(1)浇筑温度对混凝土最高温升和绝热温升过程有显著影响;(2)采用等效时间理论的温度计算结果比传统理论结果平均增加6.7%;(3)坝体浇筑时的外界气温影响坝体内部最高温度场,夏季浇筑混凝土须采取适当的温控措施.     

垂向一维水温模型在东江水库中的应用研究

针对现有垂向一维水温模型研究中缺少对模型关键参数和边界条件敏感性的系统分析,以东江水库为例,开展了垂向一维模型在湖泊型水库水温模拟中的适用性研究。研究结果表明:东江水库库区斜温层变化主要受气象条件控制,年内下泄水温过程稳定,模型能够较好模拟出垂向水温结构演变及下泄水温过程特征,与实测结果吻合良好;表层水温计算对水气热通量参数较为敏感,垂向扩散系数是影响垂向水温结构模拟的关键参数;同时,不同精度系列的气象过程不改变水库的整体热量收支,对水温结构基本无影响。     

一个基于多因素的冷却水管等效换热系数模型

基于热对流、传输微分方程及有限单元法,研究了冷却水流速、管壁粗糙度及导热系数对混凝土与冷却水之间的等效换热系数的影响。在分析各单因素影响的基础上,提出了包含冷却水流速、管壁粗糙度及混凝土导热系数等因素的冷却水管等效换热系数模型,可较好地预测多影响因素条件下混凝土与冷却水间的换热规律。模型表明,等效换热系数与冷却水流速、管壁粗糙度及导热系数均呈幂函数递增关系,其大小取决于多因素耦合效应。相较而言,粗糙度对等效换热系数影响仅在其取值较小时最显著;混凝土导热系数变化的影响较小;冷却水流速的影响介于二者之间。     

引水流量对引水渠道中水内冰演变影响的数值模拟

水电站引水渠道中的冰害会影响水电站的安全运行,危害当地人民的人身安全。为开展引水渠道中水内冰演变的研究,建立了三维非稳态欧拉两相流模型,动量方程考虑了相间曳力、升力、虚拟质量力,热量传递方程中考虑了冰水之间的热量传递以及太阳辐射、有效辐射、蒸发热损失、水面对流热损失等。模拟分析了不同引水流量下温度及冰体积分数的沿程分布,结果表明：冰温沿程逐渐升高;水温沿程先降低后升高、沿程出现最低点。冰体积分数沿程存在突变点,且突变点在水温最低点附近。随着引水流量减小,产冰起始位置向渠道上游移动,但最终的产冰量和冰体积分数逐渐减小。通过与黄河上游河道中水内冰演变计算结果对比,验证了模型的可靠性。     

基于有限元仿真及神经网络模型相结合的大体积混凝土温度预测方法

大体积混凝土的温度裂缝控制是混凝土大坝安全的重要技术问题之一。为研究大体积混凝土内部温度演变规律,对其进行了现场测试。通过实测得出大体积混凝土内部由于水泥水化放热导致在50 h内温度逐渐上升;而表层温度受到环境温度的影响较大,呈现不规律的状态。考虑热固耦合和对流换热现象,结合COMSOL三维有限元软件对大体积混凝土进行模拟仿真,得出:仿真模拟计算得到的大体积混凝土内部温度变化曲线与实测数据的变化规律较为相似;但由于对流换热系数是由人为设定、水泥水化放热公式是通过经验公式得出等情况,导致仿真模拟误差在5%左右。为进一步精确模拟,结合神经网络原理并引入遗传算法和贝叶斯更新对BP神经网络权值进行优化,得出:神经网络预测曲线与实测大体积混凝土变化曲线规律相似;在有大量的已知数据的情况下,神经网络算法可以很好的对监测点进行预测,其最大误差为2. 57%。因此,将有限元仿真和神经网络预测方法结合可较为准确的预测大体积混凝土内部温度变化,获知最大温差薄弱处,利于采用相应措施来避免大体积混凝土裂缝发展。     

EXPERIMENTAL STUDY OF CONDENSATION HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF HORIZONTAL TUBE BUNDLES IN VACUUM STATES

To develop an excellent heat transfer element under the vacuum condition,experiments about the heat transfer performance of horizontal tube bundles of different materials under various vacuum condition...     

矩形钢管混凝土柱温度场及温度应力的有限元分析

基于大型通用有限元分析软件ANSYS,针对某水电站厂房钢混凝土排架柱,建立了矩形钢管混凝土柱三维温度场有限元计算模型,研究矩形柱在外界温升和温降两种情况下的温度及应力变化规律,探讨钢管混凝土柱在火灾下的温度场分布特征,比较了两种不同边界条件对钢管混凝土柱温度应力的影响.分析结果表明,计算成果符合工程实际.