关于热传导问题中端部效应的探讨

以轴对称圆筒在内外温差作用下的稳态温度分布为例,数值分析了有限高度下圆筒的温度场分布。针对圆筒高度、厚度、内外温差、端部温度分布的不同,探讨了端部效应的影响范围。结果表明:受端部效应影响范围与圆筒的高度和内外温差无关,随着圆筒厚度的增大而增大;不同的端部温度分布,端部效应影响的范围相差不大,在距离端部较远的地方,影响甚微,这与弹性理论中的圣维南原理有异曲同工之处。同时给出了端部效应影响区域的取值范围:工程实际问题中,端部效应影响区的大小可取到1.5倍物体的特征尺寸;科学研究时,可以取到3倍物体的特征尺寸。     

隐框玻璃幕墙温度应力的有限元分析

为进一步了解隐框玻璃幕墙温度应力的分布规律,采用ANSYS有限元分析软件,对单块隐框玻璃在内外温差作用下的应力分布进行了模拟分析,并分析了玻璃尺寸对温度应力分布的影响.结果表明:在内外温差作用下,玻璃板角部的应力最大,且在室外温度为-30,℃时应力最大;随长宽比的增大,玻璃板长边应力、短边应力以及板中心应力均逐渐增大,且板中心应力增大较快,水平向线应变逐渐增大,而竖直向线应变逐渐减小,玻璃板心挠度先增大后略微减小.     

端部效应对土体三轴扭剪试样应力分布的影响

利用ABAQUS模拟6个不同壁厚、不同高度的空心试样的扭剪过程,总结在柱坐标系下六个应力分量及三个主应力的分布规律,并重点对端部效应影响下应力分布不均匀的性质进行分析。结果表明,径向应力σr和中主应力σ2在两端部各约10%的高度范围内,环向应力σθ、轴向应力σz、横截面上的扭剪应力τzθ以及主应力σ1和σ3在两端各约20%的高度范围内受端部效应影响而分布不均匀;试样端部的真实应力与中间段应力相比存在误差,其中端部的σr和σθ相对于中间段会减小,减幅分别约为20%、30%,σz和τzθ产生的误差大小则与试样的厚度成正相关;为减小端部效应的影响,对空心扭剪试样建议的高宽比为2.5,内外径比值为0.8。     

考虑尺寸效应的厚壁圆筒统一塑性极限解

为了扩大传统厚壁圆筒塑性极限理论的应用范围,基于俞茂宏统一屈服准则和应变梯度塑性理论,对由拉压强度相等的线性硬化材料组成的受内压厚壁圆筒进行塑性极限分析,得到考虑尺寸效应的厚壁圆筒统一塑性极限解.该统一解可以适用于各种拉压强度相等的材料,现有相应的传统解均为它的特例.利用得到的统一解,分析圆筒塑性极限荷载的尺寸效应.结果表明,当厚壁圆筒的特征尺寸为μm量级时,塑性极限荷载有显著的尺寸效应.研究厚壁圆筒塑性极限荷载和材料硬化程度的关系,发现塑性极限荷载随着材料的硬化程度增加而增大.     

350MW超临界锅炉螺旋水冷壁壁温特性研究

针对林州热电厂350MW超临界锅炉水冷壁温度特性,采用有限容积法对矩形鳍片膜式水冷壁进行温度场分布的数值计算,分析了炉膛下部螺旋管圈的温度分布特性.计算研究表明:螺旋管圈水冷壁温度随着炉膛高度的升高而增大,最高温度出现在水冷壁向火侧或者鳍端,最高温度小于440℃,低于金属许用温度;随着锅炉负荷的升高,管壁最高温度及周向最大温差显著增大.在炉膛宽度上,各管间温度差、焓值差及亚临界压力下的干度差均很小,但其值随着热负荷的增大而增大,表明螺旋管圈水冷壁可有效消除热偏差.     

用节点位移的主-从关系考虑扩底桩的端承面尺寸效应

针对桩－土体系有限元数值分析模型中桩端尺寸效应的模拟问题进行了讨论。利用桩端节点位移的主－从关系建立了桩端－土体界面节点位移的约束条件。如果在有限元数值分析中将桩体模拟在梁杆单元集合体并在桩端施加这个约束条件,则可考虑桩端尺寸效应,特别是扩底桩桩端尺寸效应。为了显示桩端尺寸效应的影响进行了数值对比研究。数值结果表明：随着桩端尺寸的增大,桩端土体的塑性区分布及发展有很大的不同,桩的Ｐ－ｓ沉降曲线的差     

基于J积分的高严寒峡谷地区斜坡天然气管道断裂力学研究

建立了单裂纹斜管模型与多裂纹干涉模型,基于弹塑性断裂力学,考虑风与低温的共同作用,分析单裂纹在不同低温条件下J积分的变化,以及通过裂纹相互干涉作用因子,研究附属裂纹对主裂纹前缘各点J积分的干涉影响。结果表明,外界温度越低,J积分越小,但当管道内外温差越大,J积分越大;在平行共线条件下,主裂纹靠近附属裂纹一侧的近表面点受附属裂纹尺寸的变化影响最明显;在平行共轴条件下,干涉效应在主裂纹的最深点与表面点影响最为显著;随裂纹间距增大,平行共线裂纹与平行偏置裂纹相互干涉效应很小,达到一定间距后可将多裂纹简化为单裂纹分析。     

基于温湿度变化对蒸压加气混凝土墙体变形影响试验研究

本文对加气混凝土墙体在温湿度变化下的开裂问题进行试验研究。通过调整内外墙体温度、湿度变化研究加气混凝土砌块应力应变的变化规律;利用ANSYS软件理论分析温差对墙体应力应变的影响。结果表明:随着内外墙体温差的增大,加气混凝土墙体的应变值越大;随着湿度的变化,应变值的变化不大。     

保温原油实验环道温度场计算及分析

通过对保温原油实验环道的传热分析,建立保温含蜡原油实验环道温度场计算模型,计算得到管道内部温度分布,以及管道内壁温度梯度变化规律。对不同环境温度、油流速度和有无结蜡对管道温度场分布的影响规律进行分析。结果表明,管内油温与套管中的冷却水温差越大,管壁的平均温度梯度越大;管壁的平均温度梯度随油流速度增加而增大;当管壁上有了沉积物,沉积层内表面的温度梯度比初始时刻有所降低,降幅随着距离入口端长度的增加逐步减小。     

大跨钢斜拉桥实测结构温度场分析

为掌握大型钢斜拉桥的温度分布特点以及确定结构温度效应分析的作用形式,以南京长江三桥温度监测数据为基础,研究大跨钢斜拉桥温度场的特点.首先介绍温度传感器的布置形式,然后分析构件温度随时间的变化规律及考虑太阳辐射条件下其与大气温度的相关关系,随后研究钢箱梁竖向、横向以及索塔的温度梯度特征,最后利用广义帕累托分布模型对100 a重现期的温度作用极值进行预测.研究结果表明:钢箱梁温度与大气温度线性相关,且斜率参数随辐射强度的增强而增大;钢箱梁竖向温差的最大值出现在夏季,其分布形式与BS 5400的规定较为接近;钢箱梁顶板横向温差最大值出现在冬季,其温度分布为多折线形式;塔柱的最大温差出现在冬季,数值为9.94℃;除了钢箱梁竖向温度梯度,其他温度作用极值估计的结果均大于规范的规定.南京长江三桥温度场的分析结果为钢箱梁斜拉桥温度效应分析提供了依据,同时也为桥梁设计规范修编和养护管理提供数据支撑.     

新型单层冻结井壁温度场相似模拟研究

基于中国矿业大学的新型单层井壁结构,采用物理模拟方法研究了不同厚度、不同井帮温度条件下井壁内温度场发展规律,结果表明,新型单层井壁浇注后,温度迅速上升,井壁越厚,达到的最高温度就越高;专利井壁采用补偿收缩混凝土补偿了部分温差,井壁内外温差虽略微超过规范规定的最大控制温差(25℃),但井壁不会开裂;井壁内部高水化热使得井壁获得至少8d的全断面正温养护时间,井壁无冻害危险;井帮温度不同,相同厚度的井壁达到的最高温度不同;井壁越厚,井帮温度对井壁能达到的最高温度影响越小.利用龙固煤矿实测岩土参数进行的新型单层井壁物理模拟试验结果较好地验证了基于龙固外壁现场实测数据反演得到的水泥水化参数进行数值模拟的结果.     

非稳对流模式下混凝土箱梁内生热场与计算方法

针对高墩混凝土箱梁墩顶块水化热温度场分布状况,考虑风速的影响,建立了非稳定对流热传导模式,利用有限元程序对8种风况的混凝土箱梁水化热温度场进行分析,总结了非稳定对流模式下混凝土箱梁墩顶块水化热温度场的分布规律,利用MATLAB分布拟合温度峰值和温差峰值随风速变化的计算公式.研究结果表明:非稳定计算模式适合计算高墩混凝土箱梁墩顶块的水化热温度场;水化热温升效应明显、衰减缓慢、约48 h达到温度峰值;风速影响各个时间点的水化热温度数值,然对其变化趋势无影响,风速对温升影响小,对温度的衰减影响大;随着风速的增大,水化热温度衰减趋势逐渐降低,薄厚差异明显的结构温度衰减具有阶跃现象;当风速较大时,温度衰减变化幅度减小,有靠拢之趋势;风速对温差峰值的影响与风速对温度峰值的影响呈相反趋势;温差64 h左右达到峰值、其值约24℃;减小风速,有利于控制温差,旨在达到控制温度应力的目的.     

江门中微子探测器承载性能的影响因素分析

目的为考察江门中微子探测器有机玻璃球+双层不锈钢网壳方案的安全性和可靠性.方法运用大型通用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,分别对内外液面高度差、温度效应、地震作用效应、结构单点和多点失效产生的影响进行分析.结果适当地增加有机玻璃球内外液面高度差能降低有机玻璃球和不锈钢网壳的应力,同时还能降低不锈钢撑杆的轴力;升温10℃,有机玻璃球最大应力降低6.8%,降温10℃,最大应力增加18.8%;地震作用下,球体最大应力仅增大1.6%;最大应力点对应的节点失效时,球体应力增幅为7.4%.结论在探测器工作过程中,可适当增加内外液面高度差,并且避免降低温度.各种因素对该结构的影响并不是很大,计算结果均在可承受的范围之内,结构安全可靠.     

蒸汽压缩式热泵的有限时间热力学分析及优化

基于有限时间热力学理论,在保持无因次制热率RQ为定值的条件下,建立了使得无因次熵产率σs最小的最佳温差分布模型,并分析了热泵机组中用无量纲参数表征的冷热端传热温差x、y,外界高低温热源温差α和冷热端传热性能比β对系统性能的影响.结果表明：在不增加传热温差所造成的不可损失的前提下,可采用增加β的方法来提高制热率,如增大冷凝器面积或传热系数;在冷凝器与蒸发器传热性能及制热率确定的情况下,为减小不可逆损失应提高高温热源温度.     

两端固定双晶片变形特性的实验研究

为利用压电双晶片构造高位移分辨力的小型运动装置,实验测试了8种不同厚度组合的接收型双晶片在两端固定条件下的变形特性.样片为矩形,尺寸70 mm×20 mm.组建了专门的测试系统,手工变换悬挂载荷后,由计算机控制自动逐级加载电压和记录数据,分别测试了负载特性、滞环特性、蠕变特性、重复特性等.实验结果表明:负载特性曲线初始段较软,负载超过某一临界点后变硬;相同电压下,金属层加厚变形减小,压电层加厚变形增大;四层压电片的复合晶片是双晶片输出推力的1.5~2倍;滞环分布范围与压电叠堆相似,在8%~16%之间;同等"伸长"条件下,两端固定双晶片的蠕变量小于叠堆.双晶片(d31)在两端固定条件下,其中心部位的变形特性和压电叠堆(d33)端部的变形特性具有可比性,可以满足亚微米级精度的定位/驱动场合对力和变形的要求.     

镍泡沫定型相变材料制备与性能研究

聚光光伏热电耦合系统(CPV-TE) 通过聚光增大光照强度, 提升热电模块两侧的温差进而提高热电效率, 但聚光同时也带来光伏电池温度过高等问题。提高冷端换热能力是降低光伏温度, 提升热电冷热端温差的有效手段。研究了不同光强下, 冷端冷却温度、冷却水流速以及不同冷却介质对CPV-TE 的影响。研究发现降低冷却水温度 和提高介质流速, 不仅降低光伏电池温度、提高光电转化效率, 而且增大热电模块两侧的温差提高热电效率。采用MWCNT- 水纳米流体作为换热介质, 可以进一步提升冷却效果进而提高系统整体输出。     

冷端冷却方式对聚光光伏热电耦合系统的影响

聚光光伏热电耦合系统(CPV-TE)通过聚光增大光照强度,提升热电模块两侧的温差进而提高热电效率,但聚光同时也带来光伏电池温度过高等问题.提高冷端换热能力是降低光伏温度,提升热电冷热端温差的有效手段.研究了不同光强下,冷端冷却温度、冷却水流速以及不同冷却介质对CPV-TE的影响.研究发现降低冷却水温度和提高介质流速,不...     

各种温度变化对高层建筑结构的影响

热胀冷缩是建筑物的普遍特性。温度变化时使超静定结构中的构件产生内力，温度变化越大，结构中的力作用也越大，以至不能忽视，本文剖析了杆件的温度变形后，将温度对结构的作用划为等价内力，高度较大的结构，一般其杆件截面尺寸亦较大，因而，杆件的剪切变形应该考虑。文中计算了在季节温差，内外温差和日照温差等三种温差下框架结构的内力。     

线接触摩擦副润滑加热实验研究

为探究润滑油在外部加热条件下的润滑能力以及油膜形态的变化情况,采用玻璃盘和金属旋转轴组成存在一定温差的摩擦副系统,搭建了使用激光位移传感器进行油膜厚度测量的可视化试验装置。通过观测不同参数影响下的油膜形态以及摩擦力大小发现,润滑油温度、转速等参数对于润滑油膜的形成及摩擦力有着重要的影响:当润滑油温度升高时,油膜厚度降低,摩擦力急剧增加;当转速增大时,油膜厚度增大,摩擦力减小,但是若转速持续增大,油膜厚度会逐渐趋于一个最大值,摩擦力的减小趋势减缓,甚至最后略有增加。应用这一实验系统,还可拍摄油膜气穴,气穴形态与文献所示非常相似。     

仓型尺寸对大堆高散装粮堆空间应力场影响的数值模拟研究

基于FLAC3D软件平台,研究了堆高为8 m时,仓型尺寸对高大平房仓散装小麦粮堆空间应力场影响的数值模拟。首先,分析了仓型尺寸不变时,堆粮高度改变对粮堆底部压力分布的影响,以及装粮高度达8 m时,不同位置处粮堆侧压力、仓壁摩擦力与深度的关系。然后,对比分析了堆高为8 m时3种仓型尺寸对粮堆侧压力、底部压力及摩擦力的影响。结果表明:粮堆底部压力的不均匀程度随着装粮高度的增加而增大;粮堆高度为8 m时,随着仓型尺寸的增大,粮堆侧压力和仓壁摩擦力逐渐增大;仓壁摩擦力对粮堆应力的影响存在一定的范围,距离仓壁越远受仓壁摩擦力影响越小。研究结果可为高大平房仓的结构设计以及相关理论研究提供参考。