模拟混凝土水管冷却效应的直接算法

本文提出了模拟混凝土水管冷却效应的直接算法,该法根据混凝土和冷却水管间热量交换平衡条件,建立同时以混凝土内部温度和冷却水管结点温度为未知量的有限元直接求解方程,克服了常规迭代解法需计算水管周边混凝土温度梯度的缺点。经典型算例验证,该方法简单可行,可应用于实际工程中冷却水管的直接模拟。     

水管冷却效应的有限元子结构模拟技术

本文提出了水管冷却效应的有限元子结构模拟技术，将冷却水管所在单元视为子结构，给出了相应的有限元计算公式和计算步骤。结果表明，子结构法的引入解决了计算机贮存量、单元网格的处理等一系列问题，从而具有很大的优越性。     

考虑表面散热对冷却效果影响的混凝土结构水管冷却等效分析

埋设冷却水管是大体积混凝土结构温度控制的一个有效手段，在大,南的发挥着重要的作用。由水管冷却效果分析计算非常复杂，比较精确的数值方法又不实用，因此在工程应用中，人们提出了一些简化的近似计算方法，在这些简化方法中都没有考虑混凝土表面散热对水管冷却效果的影响，因此计算精度受到了影响，考虑表面散热对水管冷却效果的影响，推导出了一套混凝土结构水管冷却效果的计算公式，此计算方法全面地考虑了混凝土初温、水泥水化热、混凝土表面散热与水管水管冷却效果的关系，因此计算结果比以往的简化方法更接近于实际情况，而且此计算方法简便，实用。     

混凝土坝水管冷却仿真计算的复合算法

水管冷却是混凝土坝施工中的主要温度控制措施，在混凝土坝施工过程仿真计算中如何考虑水管冷却效应是一个重要而又困难的问题，直接用三维有限元法求解，计算量太大；用近似解法，在某些情况下，计算精度可能不够。笔者提出了一套复合算法，计算效率高，计算精度也较好。     

高强聚乙烯管在二滩拱坝混凝土水管冷却中的应用

高强聚乙烯管在二滩拱坝混凝土水管冷却中的应用王成祥（成都勘测设计研究院，成都，６１００７２）１冷却水管的设计要求二滩水电站坝区多年平均气温１９．８℃，实测最低气温－０．４℃，实测最高气温４１．０℃，多年平均日照２３００．２ｈ。二滩拱坝混凝土的温度控制...     

混凝土水管冷却温度场的计算方法

针对混凝土水管冷却温度场的计算问题，在目前用有限单元法迭代算法近似求解的基础上，根据水管与混凝土之间热量交换的平衡原理，提出了一种新的计算方法，并且数学上完全严密。采用该方法和文中所建议的沿程水管边界单元的搜索技巧，可以方便地严格模拟实际工作中蛇形水管的走向，提高计算精度。同时，针对实际工程中为提高温度场和温度应力场的计算精度带来计算量大的问题，提出了利用有限单元法的并行计算技术以及子结构技术两种方法，降低计算规模。     

水管冷却对混凝土闸墩结构温度的影响

结合水管冷却方法在白沙水库溢洪道混凝土闸墩施工中的应用,分析了影响冷却效果的因素,确定了施工中冷却水管的布置方法和监控措施,对采用冷却水管时的结构理论绝热温降进行了计算,并在相同条件下对采用冷却水管和不采用冷却水管两种情况的现场实测温度变化进行了对比分析,结果表明,此方法应用于闸墩结构的温度控制中可有效降低混凝土内部温度的峰值。     

网格尺寸对混凝土水管冷却计算结果的影响

研究了不同网格尺寸对大体积混凝土水管冷却计算结果的影响,结果表明:水管附近的网格较粗时,计算的水管径向温度梯度小,沿程水温升幅小,出口水温偏低,导致"假冷"现象。对冷却水管进行网格剖分时,沿环向应设置8个等距离节点,沿水管径向单元最大尺寸至少应由0.05 m过渡到0.1 m,然后再过渡到常规尺寸单元。     

大体积混凝土闸墩施工期冷却水管布置方案研究

采用模拟冷却水管冷却效应的直接算法对大体积混凝土结构内的冷却水管的冷却效应进行了模拟,根据闸墩结构特性进行了不同水管布置方案的比较,并与无冷却水管措施的方案进行对比,且提出了最优的冷却水管布置方案。结果表明,冷却水管直接算法可以很好地模拟冷却水管在闸墩施工期对混凝土的降温效果。本研究可为闸墩混凝土施工期温控措施的制订提供参考。     

含冷却水管的混凝土温度场复合单元新算法

针对含冷却水管的大体积混凝土施工期温度场计算精度和效率的协调问题,提出了一种新的复合单元算法。该算法将冷却水管周围的混凝土区域分为非线性温度区(A区)、线性温度区(B区),并考虑管内水体温度(水区)。根据A区内的混凝土温度与到管壁距离的关系,以及各分区的泛函,导出了含一个混凝土子单元和一个水体子单元的复合单元新模型。算例表明,在计算精度方面,有限元与复合元对比计算得到的规律完全一致,在绝热温升50℃或60℃条件下两种方法的温度结果最大差异在2℃以内,该差异主要与A区半径的取值有关。在计算效率方面,本文算例中复合元的计算总耗时是有限元的50%。与原冷却水管复合单元模型相比,新算法可以在不增加网格密度的条件下,提高水管周围混凝土温度场的计算精度,且计算效率较高。     

混凝土坝水管冷却的利与弊

混凝土坝水管冷却既有利也有弊,过去人们只看到其利,忽略了其弊,以致有时产生了裂缝.本文全面分析了水管冷却的利与弊,以便趋利避害,充分发挥其温控防裂作用.     

三洋港水闸底板水管冷却温控措施优化研究

混凝土初期通水冷却可以起到削峰控温作用,但可能造成水管附近混凝土开裂。本文结合三洋港闸底板通水冷却措施,应用冷却水管有限元直接算法,通过调节通水流量、温度及时间,分析闸底板混凝土温度场和应力场的变化趋势。结果表明:通水流量越大、通水水温越低及通水时间越长均使冷却效果越好。建议可以通过减小冷却水温与混凝土温差,延长通水时间来降低混凝土温度峰值,同时这也可以避免水管附近混凝土产生裂缝。     

三峡大坝采用软冷却水管的研究

在大体积混凝土施工过程中 ,为满足混凝土温控及接缝灌浆的要求 ,需在其体内埋设冷却水管进行通水冷却。利用双向差分法和有限元法相结合 ,对三峡大坝采用软冷却水管和黑铁管的冷却效果进行了计算与对比分析。结果表明 :采用软管与黑铁管相比 ,在相同的水管布置型式和相同的通水量情况下 ,中后期只需将软管的通水时间延长 4～ 6d,就可以达到与黑铁管相同的降温效果 ;夏天浇筑基础约束区采用软管进行初期通水 ,基础约束区的平均最高温度较采用铁管要高 0 .3℃～ 0 .4℃ ,若将软管埋在浇筑层中间 ,其平均最高温度较铁管埋在层面要低 0 .2℃左右 ;三峡大坝采用软管 ,可节省费用 110 0～ 160 0万元左右。在浇筑层中间铺设软管为加快坝体混凝土的施工进度提供了有利条件。     

基于热-流耦合的冷却水管降温效果及其参数敏感性分析

水管管径、水管长度、管内流速、流量等因素影响着冷却水管降温效果,为了对上述因素进行优化,基于Ansys中的Fluent和Workbench平台,建立包含热流耦合与湍流模型的三维有限元模型,获得精细的混凝土温度场及水管水温沿程变化,以探讨冷却水管降温机理,以及降温效果与管内流速、管径、管长等变量之间的关系。结果表明,冷却水的流速或流量存在能够使降温效果和成本控制达到最优的值;冷却水管的降温效果与管径呈正相关;冷却水管长度、交替通水流向变换间隔与沿程效应的强度均呈线性关系。无论是流速还是流量,都存在获得较优降温效果时的合理量值;合理控制冷却水管的长度且进行交替通水,可解决沿程效应带来的降温不均匀问题。管长不大于200 m的水管,流向变换间隔时间可选择1 d,通水流量不宜大于2. 5 m3/s。研究成果对于混凝土温控措施中各参数的优化选择具有借鉴意义。     

论混凝土坝的水管冷却

水管冷却是混凝土坝重要的温控方法。在水管冷却过程中,混凝土温度场和应力场十分复杂。本文首先系统地总结了现有混凝土坝水管冷却温度场与应力场的分析方法,给出了几个新的计算方法,并提出了其中最优的方法。然后指出,水管冷却是双刃剑,它既能有效控制混凝土温度,有利于防裂;但如使用不当,又可引起严重裂缝。对几个影响应力场的重要因素进行了分析,提出了混凝土坝施工中正确使用水管冷却的几个原则,以达到既有效控制温度又防止裂缝产生的目的。     

论混凝土坝的水管冷却

摘 要：水管冷却是混凝土坝重要温控方法。在水管冷却过程中，混凝土温度场和应力场十分复杂。本文首先系统地总结了混凝土坝水管冷却温度场与应力场分析方法，给出了几个新的计算方法，提出了最合适的方法，然后指出水管冷却是双刃剑，它既可有效控制混凝土温度，有利于防裂；如使用不当，又可引起严重裂缝。对几个重要影响因素进行了分析，提出了混凝土坝施工中正确使用水管冷却的几个原则，以趋利避害，达到有效控制温度防止裂缝的目的。