土体温度场物理模拟用土的制备方法研究

为提高冻土模型试验对现场实际的反映程度,基于模型与原型之间的相似关系,提出了一种制备热学参数满足相似原理的模型土方法。首先,根据傅里叶方程、第三边界条件和相似理论推导出了土体冻结过程中热学参数相似准则,并依照Johansen的导热系数广义几何平均计算方法列出了模型土应满足的3个方程。在此基础上,选用高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉制备模型土并模拟了天津地区某粉质黏土冻结过程温度变化。根据高密度聚乙烯、标准砂、活性炭粉和天津地区粉质黏土的导热系数、比热和密度实测值,结合模型土的三个配比方程确定了模型土的相态组成。分别将配制好的模型土以及粉质黏土用于模型试验和原型试验,并将实测温度值进行了对比,验证了模型土配置方法的有效性。 该研究对于冻土温度场的跨尺度预测具有借鉴意义。     

U型圆管内混合对流换热特性数值研究

本文通过三维数值模拟的方法研究了混合对流作用下U型管管内的换热特性,分析了管内截面自然对流对管内层流换热的影响及主流速度、壁面热流密度和U型管倾角等参数对管内混合对流换热特性的影响.结果表明：与纯强制对流相比混合对流作用下其管内换热系数显著增大;在混合对流作用下,随壁面热流密度增大,管内换热增强,但随进口流速或U型管倾角的增大时,管内换热减弱.     

大宽隙比竖直矩形窄缝通道内混合对流传热的数值研究

用k- ε双方程模型研究了大宽隙比( 通道宽度与通道间隙之比> 25) 矩形窄缝通道内单相流体的混合对流换热问题。数值模拟结果表明, 大宽隙比窄缝通道内的混合对流存在着与圆管内混合对流相似的“中部热岛”现象,在给定流量下,壁面“热岛”现象随热流密度增大而加强,给定热流时壁面“热岛”随流量增加而减弱     

工业污水管内流动换热试验研究

为了探究工业污水不同工况下的管内对流换热特性,配制了模拟工业污水,并搭建了污水管内流动换热试验台,对工业污水在紫铜管换热管中的对流换热特性进行试验研究。揭示了工业污水在紫铜管内对流换热系数随雷诺数Re的变化规律,并得到污水侧努谢尔数Nu随雷诺数Re和普朗特数Pr的变化规律,拟合出了换热准则关联式。试验结果表明在3000相似文献   

PAG润滑油对超临界CO_2换热性能影响的研究

综述了润滑油在气冷器中对超临界CO_2换热特性影响的国内外研究现状,进行了润滑油对超临界CO_2换热性能影响的实验研究,以实验装置为物理原型建立了换热模型,编写了模拟程序,并根据实验得到的结果验证了模拟程序,模拟得出:随着CO_2压力增大,油膜增厚,换热系数反而也增大;随着CO_2质量流量增大,局部换热系数增大。可通过在管道内促进形成无源扰动、管道中设置扰流原件,设计气冷器时适当缩小后半段CO_2换热管管径等方法强化换热。     

瞬态热线法导热系数测试中的自然对流影响

基于瞬态热线法导热系数测试原理,试验测量了微细金属丝(Φ=0.06 mm)水平、垂直放置时的空气加热过程,获得了不同加热功率下的空气导热系数。采用了考虑自然对流影响的空气导热系数估算法,对估算法与瞬态热线法计算的导热系数进行对比分析。分析结果表明:金属丝水平放置时两种方法的计算值吻合度好,但与空气导热系数的标准值差别较大。当加热功率较小,垂直放置时两种方法的计算值偏差稍大,基于瞬态热线法计算的空气导热系数准确度较高;而加热功率较大时,两种方法的计算值偏差较小,基于瞬态热线法计算的空气导热系数准确度较低。通过微细金属丝表面自然对流换热强度的理论分析,认为随着金属丝表面温度的升高,水平加热普遍大于垂直加热时的自然对流换热系数,瞬态热线法计算导热系数时,会受到微细金属丝加热表面自然对流换热强度的影响。     

人工冻土地基模型试验温度场预测分析

以冻结法施工为原型,进行了人工冻土地基室内模型试验。通过监测地基模型测点处的温度变化,研究了人工冻土地基的温度场变化规律。将支持向量机与人工鱼群算法相结合,建立一种新的人工冻结温度场预测模型,应用该模型对室内冻结模型试验进行温度场实时预测,为冻结法工程的施工设计提供依据。     

输水隧道动力模型试验中相似比尺规律的探讨

结构动力模型试验与动力模型破坏试验中,保持模型与原型相似的基本要求与处理技巧根据试验目的不同,而有所差别。这里就地下输水隧道考虑流-固耦合的动力模型试验进行理论研究和数值模拟,研究中根据工程的实际及模型试验选料的经济实用性,提出当原型与模型弹性模量不相等时的动力相似比尺是以围岩的弹性模量比来计算的规律。为今后复杂的地下水工结构动力模型的结构动力特性和破坏试验的相似问题拓宽思路,提供有用的参考价值。     

复杂地层差异温度人工冻结试验与数值分析

针对立井冻结工程中存在的导热性能差异较大复杂地层,为加快局部地层冻结并对冷能进行优化,提出一种冻结管差异温度优化冻结方案,并研发单管双循环系统冻结器。为验证该方案的强化冻结效果和冻结器对冷能的调控能力,采用2套盐水循环系统对冻结器上、下管段提供不同温度的低温盐水,在模型试验箱体内进行砂土和粉质黏土的单管冻结试验,研究冻结管不同管段在不同盐水温度作用下形成的冻结壁温度场分布特征,并采用FLAC3D对冻结管进行冻结数值模拟。结果表明：该冻结器实现界面附近9.1℃的管段差异温度冻结,优化方案能有效调整冻结壁的厚度和平均温度,使导热性能稍差的粉质黏土较砂土得到一定程度强化冻结。     

地铁联络通道冻结法施工中涌水成因及防治

以某富水砂卵石地层联络通道人工冻结法施工为依托,就地层热力学参数、冻结参数和施工工艺等对冻结壁的厚度、交圈时间及平均温度等影响进行了研究,分析表明:AGF冻结效果关于热传导系数的敏感度最大,关于比热容和含水率的敏感度次之;冷冻管间距对冻结效果的影响非常显著,冻结法施工时,应加强冻结管开孔位置及倾斜度的控制;冷冻管直径变大,盐水与地层间对流系数减小,会抵消冻结管直径增大的影响;保温层设置不当以及冻结管远端定位缺陷直接影响联络通道与盾构隧道交叉区域的冻结效果,甚至出现冻结壁厚度不足和冻结壁交圈困难等问题,易导致管片开挖时涌水事故的发生。     

地电场对裂隙岩块中对流传热特性影响的研究

 根据原地浸出过程中裂隙岩块中对流传热过程受地电场作用的特点，建立地电场作用下裂隙岩块中的对流传热模型，并通过电场作用下岩芯中的对流传热实验，研究地电场作用对裂隙岩块中溶液对流传热特性的影响。结果表明：地电场作用对裂隙岩块中对流传热的影响非常明显，其影响程度同热流密度、流体渗流速度以及流体性质等因素相关；对流换热系数总体上随正向电场电压升高而增强，随反向电场电压升高而降低；地电场作用下，低热流密度时对流换热系数的变化幅度明显高于高热流密度下换热系数幅度的变化；地电场作用对裂隙岩块中对流传热的影响随着溶液渗流速度的增加逐渐减弱；裂隙岩块中溶液矿化度越高，地电场对对流传热的影响越明显。     

网壳结构铸钢球节点弹塑性分析及试验研究

为了对重庆奥林匹克体育中心网壳结构铸钢球节点承载安全性作出评价,本文对一关键节点进行了弹塑性分析和实体试验研究。通过对该节点有限元模型的弹塑性分析,得到节点应力、应变分布情况。通过铸钢球节点结构的实体试验,得到表面各测点应力测试值。结合理论分析和实体试验,分析了铸钢球节点的传力路径和和受力特点,指出其应力从连接端口到球体“高-低-高-低”的变化规律,按VonMises强度理论对其承载能力做出了评价。将管身应力与管脚应力的比值作为反映应力集中程度的一项重要指标,对此进行分析并指出,大型铸钢球节点设计时可以通过控制该比值优化应力传递路径。     

采用盐水模型实验法研究自然通风

根据相似理论,分析了盐水模型实验在自然通风研究中的可行性,讨论了空气中的热羽流和盐水溶液羽流的相似条件。建立了自然通风盐水模型实验台,以盐水和清水之间的密度差模拟空气的温度差,用盐水在清水中的运动模拟实际建筑中热羽流的运动。实验过程中在盐水中加入染料,可以清晰地观察到羽流的发生和发展过程,运动规律以及相互作用。研究了风口,热源及羽流等因素对通风效果的影响,准确地预测热分层高度、温度分布和通风量的变化规律。     

Prediction of yearly energy requirements of indoor ice rinks

A model of the transient heat transfer between the ground under and around the foundations of an indoor ice rink and the brine circulating in pipes embedded in the concrete slab under the ice has been coupled with a previously developed model calculating heat fluxes towards the ice by convection, radiation and phase changes. Subroutines calculating the energy consumption for heating and humidifying (or cooling and reheating) the ventilation air have also been added to the model. The resulting simulation tool has been used to calculate monthly refrigeration loads and energy consumption by the ventilation system, the lights, the brine pump, the radiant heating system of the stands and the underground electric heating used to prevent freezing and heaving for four North American cities with very different climates. Correlations expressing the energy consumption of the ventilation air stream in terms of the sol-air temperature are formulated.     

VRF空调室外机换热相似模型的研究

应用相似缩小模型代替实际模型研究了室外机与环境空气的换热过程。以某VRF空调系统室外机为原型,选取Gr/Re2为特征数,结合根据能量方程推导出的热源强度比例关系式,阐述了相似模型(几何比例取1∶3)的设计过程。获得了该相似模型换热过程中的速度和温度分布,并与原型的测试结果进行了比较。结果表明二者吻合度较好,验证了相似准则选取的准确性和利用相似模型来研究室外机与环境空气换热的可行性。     

无填充裂隙岩体水流–传热模型实验研究

 裂隙岩体内的水流–传热特征是评价高放射核废物处置库安全运行的重要组成部分。选取中国高放射核废物地下处置库重点预选场区–甘肃北山地区的花岗岩,加工组合成尺寸为150.25 cm×90.4 cm×30 cm(高度×宽度×厚度)的规则裂隙岩体模型,进行室内实验,研究热源温度和裂隙水流速对多裂隙岩体内水流–传热过程的影响。模型由18块花岗岩组成,包含开度不同的2条水平和2条垂直裂隙,在模型一侧设置电热板并在裂隙以及岩石内部布置温度和压力传感器。实验结果表明：(1) 由于热源和垂直裂隙之间的距离,岩石热传导和裂隙水流动约在实验开始一小时后耦合;(2) 在水平裂隙与垂直裂隙的交汇处存在局部热对流,使垂直裂隙水的温度在该处明显升高;(3) 热源温度越高,裂隙水流速越低,系统温度场达到稳定的时间越长,热源的影响距离越远;(4) 邻近热源侧的垂直裂隙对整个温度场的分布起控制作用,水平裂隙会增加热源的影响距离;(5) 实验中裂隙水温度低于100 ℃,热源温度变化对裂隙水压力变化的影响很小。     

人工冻结工程 地质雷达模型试验 研究

推导了冻结工程雷达探测的相似准则,该相似准则具备明确的物理意义,分别表明模型与原型在信号走时和强度上的关系。在此基础上,根据冻土电磁参数在不同频率的变化规律,指出在人工冻结工程中地质雷达的相似准则为矛盾准则,即模型试验中雷达信号的反射特征与原型基本一致,而其信号强度则较原型剖面显著增强。进而,开展了上海长江隧道联络通道的模型试验和现场实测,获得了人工冻结壁中冻结管、缺陷等典型目标体的雷达图像特征,掌握了冻结壁发展的基本规律,为工程的安全快速建设提供了重要依据。对地质雷达的试验研究以及人工冻结工程和冻土区工程建设有重要的理论和应用价值。     

软岩类材料冻融过程水热迁移的实验研究初探

进行软岩类材料-水泥砂浆的冻融水热迁移实验，对两种不同类型的软岩类材料进行开放系统下具有温度梯度的水热迁移实验研究。实验结果表明：不同类型的软岩类材料水热迁移程度不同，试样中的石英矿物含量越高，温度场重新分布时间越长；温度梯度是水分迁移的主要驱动力，当温度梯度越大时，水分场越快达到重新分布状态；孔隙率越高，冻结过程越长。     

基于风雪联合试验系统的风致雪漂移试验相似准则研究

风致雪漂移现象导致了建筑屋面积雪的不均匀分布，给建筑结构带来了巨大的安全隐患。风洞试验是研究风致雪漂移的主要方法之一，而相似准则是进行风洞试验的基础，文中对Kind、Iversen和Tabler提出的相似理论进行了介绍，并归类整理了目前国内外学者主要采用的相似参数，包括弗劳德数、雷诺数、时间相似参数、速度相似参数等。应用哈尔滨工业大学自主研发的风雪联合试验系统，以日本学者Oikawa完成的户外实测作为参照原型，以边长0.5m立方体为试验模型，人造雪作为模拟颗粒，并在充分考虑不同相似参数的特点基础上，基于优选的相似参数进行了缩尺试验。根据实测结果与缩尺试验结果对比与分析发现，应用基于跃移层质量传输率相似的相似准则所得试验结果的侵蚀区和堆积区与实测结果吻合较好，精确地还原了实测结果的积雪分布形状，且以实测原型的平均风速为标准得出的试验结果优于以实测原型的最大风速为标准的试验结果。