墙体温度场的延迟计算

采用拉普拉斯变换,计算关于墙体一维非稳态墙体温度场的解析解,并且利用有限差分法,得到了关于墙体一维非稳态墙体温度场数值解。对比与分析两种计算,验证了数值计算的准确性。利用数值计算方法,分析墙体材料的热物理性能对导热的延迟作用。结果表明,随墙体的厚度、比热和密度的增加,墙体的延迟时间呈线性增长趋势,而随导热系数的减少,延迟时间呈指数增长趋势。最后,利用该方法对聚苯板外墙保温墙体的温度场进行了数值模拟,得到了其温度传播延迟时间。     

沥青和水泥混凝土导热特性研究

通过试验,依据热线法研究了干燥和潮湿两种状态下的沥青混凝土和水泥混凝土这两种道面材料的导热系数。测量出了不同环境温度下道面材料温度随时间变化情况,经过计算确定了干燥和潮湿状态下沥青混凝土和水泥混凝土道面材料的导热系数,并用数值回归的方法得出了导热系数随温度变化的公式。     

热线法测量相变构件导热系数的适用性研究

采用热线法测试了相变构件在不同环境温度及加热电压条件下的导热系数,结合MATLAB数值模拟计算了常物性材料和变物性材料在多种工况下导热系数的误差率。结果表明:普通材料以及相变材料在非相变区间的导热系数测量值与环境温度、加热电压无关,而相变材料在相变区间内导热系数测量值随环境温度的变化显现出较大差异。同一环境温度、不同加热电压时,相变构件在相变区间内的导热系数测量值不同,这与在非相变区间的导热系数规律不一致。数值模拟结果表明,常物性材料导热系数的误差率随工况的变化较小,其最大值为3.3%,变物性材料的导热系数误差率随工况的变化较大,最大可达80%。     

人工冻融黏土导热系数试验研究

基于TC3000型热线法导热系数测试原理,研制了人工冻土导热系数测试系统,该系统具有温度精度高、测试速度快、测试灵活等优点。对冻结地下工程岩土进行了导热系数试验研究,获得人工冻结黏土随干密度、含水率、外界环境温度变化对冻土导热系数的影响规律。试验结果表明:冻融土导热系数随干密度呈线性增加,平均增长速率为0.20~0.25 W/m·K之间;冻融土导热系数随含水率变化平均增长速率相差不超过0.03 W/m·K;温度每降低1℃,冻融土导热系数增加0.01~0.014 W/m·K。研究成果可为类似冻结工程中测试土体导热系数提出一种新的有效方法,对人工冻结温度场计算具有重要指导意义。     

岩土热导率测量和温度影响研究

利用QTM-D2常温导热系数测定仪测定了典型砂、黏土、岩石的导热特性,探讨了室内外试验、试样饱和程度对测量结果影响,通过试验结果和数值模拟研究了不同试样导热系数的尺寸差异,为现场岩土材料导热系数的测定提出了可行的解决方案。热线法测量时,试件尺寸影响范围不大,不同几何尺寸边界的测量结果很接近。根据国内外对导热系数的温度影响问题的研究实际,通过大量的实测数据和数值理论计算,总结了常温条件范围内各类岩土材料导热系数与温度之间的经验关系以及它们的温度变异影响系数β。各类岩土材料的β值普遍较小,大多在10-3的数量级上,导热系数与温度关系曲线近线性。该系数和这些经验公式的导出对中国北方地区岩土材料导热性能的理解及温度场模拟工作均具重要意义。     

一种相变储能设备的强化传热数值研究

提出了采用铝片强化相变储能设备传热的新方法,并采用软件进行了二维数值模拟,得到了随时间变化的相界面位置、温度分布、表面热流和总凝固时间.从计算结果可以看出铝片结构参数和相变材料导热系数对传热性能的影响.     

冻土导热系数测试和计算现状分析

为认知冻土导热系数测试和计算方法的研究现状,从而服务于冻土温度场的计算,介绍了冻土导热系数的研究背景和导热系数对冻土温度场的贡献,并对冻土的组成和导热系数随不同负温变化的原因进行了分析。阐述了目前冻土导热系数的测试技术、计算方法、理论计算模型及土中固相矿物导热系数的确定方法,并分析了其优缺点和误差存在的原因。对冻土导热系数随温度、干密度、含水率等因素变化的研究成果进行了整理,分析了基于测温法确定冻土导热系数存在的误差及其原因,并初步提出了一种修正冻土导热系数测试结果的方法。在此基础上,提出了对冻土导热系数测试和计算的建议和展望。结果表明:温控环境和测试过程中的相变热对导热系数实测值均存在影响,从未冻水含量的角度修正相变潜热对导热系数测试过程的影响具有理论可行性;线性回归预估模型应考虑土质对测试值的初始影响,从相间热量平衡的角度建立导热系数的理论模型,对于温度场解析问题的研究具有重要作用;考虑土颗粒的多孔特性,推演不随密度变化的土中固相物质导热系数的确定方法,对于提升冻土导热系数计算模型的预测精度具有基础作用;从微观角度出发,建立能够反映土体冻结速率的导热系数模型应是冻土导热系数研究区别于常规土体的重要方向;统筹考虑导热系数、比热和潜热对温度场的影响,从温度场的角度验证导热系数计算模型的可靠度是必要的;所得到的结论可为冻土温度场解析解问题的研究和冻结法施工中的温度场预测提供借鉴。     

高温后钢纤维混凝土热学性能试验研究

为预测火灾条件下SFRC 构件内部温度场,对高温后SFRC 的表观密度、孔隙率、导热系数、导温系数和比热容等进行了试验研究,并对导热系数下降机理进行混凝土细观尺度的数值模拟分析。研究表明,SFRC 的表观密度、导热系数和比热容总体上均随受热温度的上升而下降;孔隙率随受热温度的升高而上升,其中约有1%~3%的孔隙率是由SFRC 内热开裂造成;细观尺度有限元模拟显示高温热开裂形成的裂缝热阻是引起导热系数下降的主要原因之一;砂浆与素混凝土导温系数随温度升高而降低,但SFRC 导温系数在300 ℃时出现拐点,呈上升趋势;相同受热温度下,随着钢纤维含量的增加,导热系数和导温系数均呈上升趋势。     

谱配置法研究导热系数为温度函数的对流-辐射肋片的效率

提出采用谱配置法求解导热系数随温度变化的对流-辐射肋片中的温度分布。在求解过程中,空间微分项采用Chebyshev多项式展开,空间上的温度分布采用谱配置法离散,将原本复杂的微分形式的能量守恒方程转化为矩阵形式的代数方程。能量守恒方程中存在两个非线性项,一项是由导热系数随温度变化而产生的,另一项是由肋片表面热辐射产生的;采用一种局部线性化的方法来降低能量守恒方程的非线性。谱配置法具有指数收敛速度,对于当前算例即使采用很小的计算节点也能获得较好的计算精度,通过谱配置法的计算结果与文献中结果相比较,发现谱配置法求解导热系数随温度变化的对流-辐射肋片问题是准确、有效的。最后,分析了一些量纲为1的参数,如导热系数变化率、对流-导热耦合参数、辐射-导热耦合参数对肋效率的影响规律。     

不同含水率麦秸砖墙导热系数试验研究

对不同含水率（质量分数）、不同密度麦秸砖墙的导热系数进行了研究,并探讨了不同温度区段对麦秸砖墙导热系数的影响.结果表明：麦秸砖墙导热系数随其含水率的增加而增加,随其密度的增大而升高.不同温度区段影响麦秸砖墙的导热系数,相同含水率麦秸砖墙导热系数随温度区段升高呈近似线性增加.麦秸砖墙含水率应保证小于130%,以使其具有高热阻值,确保其隔热性能.     

土体导热系数温度效应及其预测模型

考虑环境温度变化对土体导热系数的影响,对于地下热工项目的优化设计和安全评价是必要的。利用热探针法测试了不同温度下红黏土、粉土、软土和膨润土的导热系数,分析了土体导热系数的温度效应及其影响因素,建立了考虑导热系数温度效应的加权几何平均模型,并与传统的预测模型进行对比分析。试验结果表明：土体导热系数随温度的增加而增大,其温度效应随干密度的增大而减小,温度对非饱和土体导热系数的影响较大,对于干燥和饱和土体导热系数的影响较微弱。温度对土体导热系数的影响可能取决于水汽潜热传输作用的变化,土中可提供潜热传输的水分和水汽运移通道越多,土体导热系数的温度效应越显著。模型计算结果表明,提出的加权几何平均模型预测性能良好,且较好预测了含水率和干密度对土体导热系数温度效应的影响,而Tarnawski模型、Gori模型、Leong模型预测精度均低于加权几何平均模型。     

低温及超低温混凝土热学参数研究

采用自主研制的超低温试验装置对不同低温情况下的立方体混凝土试块进行试验,测定试块中心点温度变化情况。根据已有研究成果,推测出低温及超低温情况下混凝土的导热系数、比热容。模拟混凝土试块低温及超低温情况下的温度场分布。不断调整导热系数和比容值,最终得到与实测数据吻合度较高的模拟降温曲线,则该组数据即可认为是混凝土的实际热学参数。结果表明,导热系数随温度的降低而增大,比热容随温度降低而减小,两者与温度变化呈近似线性关系。     

周期性气候条件下路面结构体温度场模拟研究

温度和荷载的共同作用导致了路面结构体的破坏,准确把握路面结构体的温度变化状况是深入分析路面破坏演化规律的前提.基于沥青混凝土为温度敏感性材料的这一特性,认为路面结构体材料的导热系数为温度的函数,建立了日周期变化外界环境作用下路面结构体温度场的非线性模型,并对其进行数值模拟.计算结果表明:考虑路面材料的变导热系数更能准确把握路面结构体的温度分布状况,日变化的外界温度对路面结构体温度场影响在有限的深度范围内(50cm),而面层范围内(15cm)是温度变化最剧烈的区域.     

岩石导热系数确定的一种新方法

采用现场围岩温度实测与计算机有限元分析相结合的方法确定了高寒地区隧道温度场计算时围岩导热系数值,该方法简便、计算参数少、适应性强、而且经济高效,避免了实验室内导热系数测定与岩土或土体实际导热系数间的巨大差异,是确定岩石、土体等导热系数的一种新方法,可应用到各类工程地质条件下。     

不同管径埋管换热器换热性能及影响因素分析

结合岩土热响应试验,对岩土热响应试验结果的获取方法进行了分析对比,得出无功循环方式获取土壤平均温度和线热源法计算导热系数已完全满足工程需要。对双U形式不同管径不同深度的地埋管换热器取同一计算条件对换热性能进行了比较,得出120 m深时DN32双U管换热性能较DN25双U管提高20%~35%,而150 m深时,仅提高3%左右;同一管径条件下,增大换热孔孔深延米换热量的数值随之减小。结合现场试验对影响因素进行了分析,得出无功循环初始平均温度随流体流速增大而减小,计算导热系数随初始平均温度增大而减小,延米换热量随初始平均温度增大而增大;计算导热系数随回填材料导热系数增大而增大,增长至一定值后趋于稳定,延米换热量随之呈先增后减曲线变化;延米换热量数值受换热孔深增大而减小,且随管径变小影响越来越小。     

高孔洞率复合保温砌块设计及热工性能影响因素

提出了高孔洞率复合保温砌块孔型的设计方法,同时采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,分析了复合保温砌块的孔型排布、孔洞率和材料导热系数对其热工性能的影响.结果表明:复合保温砌块的热阻随孔洞率的提高而增加,随实体材料导热系数的降低而增加,随填充的保温材料导热系数的降低而增加;通过数值模拟计算,得到了复合保温砌块热阻与孔洞率、实体材料导热系数、保温材料导热系数的关系公式;在灰缝对墙体传热影响很小的情况下,当砌块孔洞率为60%时,240mm厚单一砌块墙体的传热系数能达到0.29W/(m2·K),满足砌块和墙体热工性能大幅提升的需求.     

超细玻璃棉导热系数的研究

对在不同的温度下不同密度的超细玻璃棉导热系数进行研究,结果表明:在特定使用温度下,导热系数随密度的变化关系呈二次曲线形式,存在着最佳使用密度,即最小导热系数。     

柔性泡沫橡塑绝热板材导热系数的测定与分析

通过对柔性泡沫橡塑绝热板材在-20℃至40℃温度段内导热系数的多次测定，探讨了其导热系数、厚度、密度和测试平均温度之间的变化关系，有利于对柔性泡沫塑料导热系数随温度变化规律的认识及对其产品标准导热系数指标的制定。     

混凝土导热系数的试验研究与预测模型

采用防护热板法和瞬态平面热源法测试了粗骨料、水泥砂浆和混凝土的导热系数,考察了砂率、骨料种类及其体积分数、水灰比和饱和度对混凝土导热系数的影响;利用复合材料导热系数模型,分析了饱和/干燥状态下混凝土内水泥砂浆与粗骨料间界面热阻的影响.结果表明:混凝土导热系数随饱和度、骨料体积分数、骨料导热系数的增大而增加,随水灰比的增大而减小;对干燥混凝土导热系数的预测需考虑界面热阻的影响.在假定混凝土固相导热系数随着饱和度线性增大的基础上,提出了基于饱和度影响的混凝土导热系数计算模型.     

超细玻璃棉圆管法测定导热系数的研究

对在不同的温度下不同密度的超细玻璃棉导热系数进行研究，结果表明：在特定使用温度下，导热系数随密度的变化关系呈二次曲线形式，存在着最佳使用密度，即最小导热系数。