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。     

水管冷却计算的部分自适应精度法

提出了混凝土坝一期冷却水管模拟计算，并可大幅减少计算工作量的“部分自适应精度法”，利用这种算法，可实现水管冷却的精细模拟算法在大型工程中的应用，应用该法对龙滩碾压混凝土坝的水管冷却温度场进行了计算，结果令人满意。     

沉井基础上闸底板施工期温度仿真分析

分别采用冷却水管直接算法和等效算法对沉井基础上的闸底板结构施工期温度场进行仿真分析。通过对比施工期闸底板温度场分布及关键部位温度变化过程,证明两种算法均可用于模拟水管的冷却作用。冷却水管直接算法由于精细地模拟了闸底板中的冷却水管分布,能够更真实地能反映水管周边剧烈的温度梯度变化,更符合实际情况,值得推广应用。     

模拟水管冷却效应的直接算法

水管冷却作为混凝土温控的重要措施发挥了重要的作用，因而在混凝土大坝的温度场仿真计算中冷却水管温度效应的模拟问题受到工程技术人员的广泛关注。本文提出了模拟水管冷却效应时考虑混凝土与冷却水管之间相互作用的直接算法。该方法无需计算水管周边的温度梯度，只需建立混凝土内部温度和冷却水管温度之间的方程并联立求解即可。文中算例说明了该方法的正确性。     

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。     

SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件 开发及应用（之一）

介绍大型结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS,包括软件中所采用的单元类型、方程求解方法、大坝全过程仿真的开挖浇筑模拟方法、水化热模型、通水冷却模型、温度边界条件、弹性模量模型、徐变度模型、自生体积变形以及掺MgO混凝土特性等,还给出了分析结果表达方式。该软件已成功应用于三峡、二滩、龙滩、小湾、溪洛渡、锦屏、丹江口等四十余个大中型水利水电工程的混凝土坝和其他结构温度场、应力场仿真分析、温控防裂和大坝真实工作性态研究,取得了良好的经济效益。应用成果表明,SAPTIS采用的计算模型能正确反映混凝土材料的热学特性、混凝土结构的应力和变形特性,具有计算速度快、计算规模大、结果精度高等优点。     

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.     

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。     

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。     

水管冷却混凝土温度场计算的三维p 型有限元法

引入阶谱与自适应技术,将p型有限元法应用于水管冷却混凝土温度场的仿真计算,通过对单元升阶谱,以扩大容许函数空间来提高数值解精度,并编制了p型自适应有限元计算程序。针对同一计算模型,分别采用不同网格密度的常规有限元法和p型有限元法进行了水管冷却混凝土温度场的计算分析和对比研究。结果表明,p型有限元法的计算结果在网格稀疏的情况下仍然能够达到较高的精度,特征点温度时程线和温度场等值线与精细算法值吻合得较好,而常规有限元法则误差相对较大。同时,采用p型有限元法进行水管冷却混凝土温度场模拟,可以在保证计算精度的前提下减少单元数量,从而降低前处理的难度、工作量以及计算的时间成本。     

水管冷却热传导计算模型能量分析

对水管冷却有限元法和水管冷却等效热传导法的相关性进行了研究,采用同一套有限元网格,仿真分析了混凝土浇筑仓的非稳定温度场和徐变应力场,对比分析了两种水管冷却计算模型计算的混凝土浇筑仓平均温度和弹性应变能及黏性应变能.水管冷却等效热传导法计算的混凝土平均温度与水管冷却有限元法计算的平均温度接近,前者是后者的等效平均,但两者的同一节点温度不一样,且差异有时还比较大.由于前者是后者温度的等效平均,所以前者和后者的弹性应变能和黏性应变能接近,但两者的同一节点的应力不一样,因此其差异有时也比较大.     

两种不同水管冷却热传导计算模型相关性探讨

对两种不同水管冷却热传导计算模型的相关性进行了探讨。通过对不同冷却时间以及不同绝热温升速率下两种不同水管冷却热传导计算模型计算的温度历程线进行对比分析,得到结论：①随着结点与水管距离的增加,水管冷却有限元法计算的结点温度与水管冷却等效热传导法计算的结点温度的关系为：先前者小于后者,然后前者大于后者,在距离水管为 0.6 m左右两者温度接近相等;②随着绝热温升放热速率减小,水管冷却等效热传导法和水管冷却有限元法计算的温度值趋于一致所需要的时间越长,但停止通水7d后,两种不同的冷却水管计算模型计算的温度值趋于接近。     

考虑外界温度影响的水管冷却等效热传导方程

水管冷却是大体积混凝土温度控制的重要措施，由 于水管附近温度梯度很大，直接用有限元法计算水管冷却效果，必须采用密集网格，有较大困难，目前广泛采用笔者在文献［3］中提出的等效热传导方程，该方程已考虑了混凝土的 初始温度和绝热温升，但没有考虑外界温度的影响，本文给出在水管冷却等效热传导方程中 考虑外界温度影响的计算方法，使等效热传导方程趋于完善。     

大体积混凝土一期通水冷却时机研究

大体积混凝土一期通水冷却的时间选择是一个影响冷却效果的重要因素,采用水管有限元法和水管冷却等效热传导法进行了研究,并对比分析了环境气温分别为升温过程和降温过程对计算结果的影响。计算结果表明：随着一期开始通水冷却时间的延后,冷却效果更好,停止通水后混凝土的温度更低,但混凝土内部应力趋于不利;当环境气温为升温过程或降温过程时,仍可以得到上述结论;建议大体积混凝土一期通水冷却宜尽早进行。     

SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件 开发及应用（之二）

为进行复杂混凝土和岩体结构工作性能安全的非线性分析,采用FORTRAN语言开发了多场仿真与非线性分析软件SAPTIS。以一重力坝工程为例采用不同屈服准则所作的分析结果进行了对比研究,介绍了SAPTIS软件在拱坝、重力坝和地下洞室等几种典型工程问题中的应用情况。最后提出了不同类型的问题或结构需要选用合适的屈服准则和非线性模型。     

利用Algor FEAS软件进行大体积混凝土温度场仿真计算的边界条件处理

介绍了利用Algor FEAS软件解决大体积混凝土工程温度场仿真计算中边界条件处理的问题，具体涉及大体积混凝土浇筑时分层分块的模拟；边界条件的模拟；起始条件的模拟；水泥水化热的模拟；水管冷却效能的模拟；施工计划，措施和环境条件的模拟等等问题。     

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。     

水工薄壁混凝土结构水管冷却效果的研究分析

在施工期,薄壁混凝土结构容易产生裂缝,针对这一问题,文章阐述了裂缝的成因和开裂机理,认为混凝土早期的内外温差、后期的基础温差是产生这类裂缝的主要原因,将水管冷却技术应用于薄壁混凝土结构来减小内外温差和基础温差。借助于已有水管冷却混凝土温度场应力场的理论算法,通过三维有限单元法计算了某渡槽在水管冷却措施下的温度控制和裂缝防止效果,计算显示,该渡槽混凝土结构中水管冷却的温控效果是明显的,同时,水管冷却技术在施工现场操作灵活、施工成本较低,因此在薄壁混凝土结构工程中值得推广应用。     

水管冷却混凝土温度场分析

在文献【3】的基础上，基于冷却水管与混凝土之间热量交换的平衡原理，提出水管冷却混凝土温度场问题有限元求解的改进迭代算法。通过试验验证及在工程中的应用，说明该算法不但在理论上精确、严密，而且具有很高的迭代计算效率和计算精度。     

混凝土水管冷却参数优化设计研究

冷却参数的选取不仅关系到水管冷却效果的优劣,也关系到结构施工过程中结构温度控制质量。因此,针对不同工程的实际情况,为在保证冷却效果的同时达到安全经济的施工目的,文章利用ANSYS软件进行有热源下水管冷却参数的多目标线性优化研究工作。通过编制优化计算程序,计算得出大体积混凝土水管冷却不同龄期最优通水冷却参数,为实际工程中冷却参数选取提供一定的参考依据。