木材导热系数非线性拟合的神经网络模型

为了得到木材导热系数随各种物性参数变化的非线性规律，提出了一种基于人工神经网络的预测计算模型.该模型以木材的温度和孔隙率为输入量，以其导热系数为输出量.设隐层的神经元数分别为3～8，构建了6个不同隐层结构的神经网络，并利用桦木的导热系数分别对这6个神经网络进行了训练.通过对误差的比较分析，得到了具有最优性能的网络型式,其隐层具有6个神经元，训练结果的平均相对误差为0.21%，平均绝对误差为4.33×10-4 W/(m·K).利用该最优网络对不同温度和孔隙率下桦木的导热系数进行了预测，其结果与已知的实验测量数据吻合得很好,表明神经网络理论可以有效地用于木材导热系数的非线性拟合计算而且具有较高的精度.     

多孔介质有效导热系数的实验与模拟

应用实验与数值模拟相结合的方法研究了多孔介质的有效导热系数.将分形理论与孔道网络模型相结合的分形孔道网络模型用于研究多孔介质的有效导热系数,为太阳池储热、地源热泵传热、食品干燥等方面打下了基础.模拟计算结果与实验结果吻合较好,证明了分形孔道网络模型适用于计算多孔介质的有效导热系数.研究了孔喉比、配位数、垂直热流方向喉道比例、喉道长度、孔隙率、固体骨架导热系数(K.)及流体导热系数(Kf)等多方面对多孔介质有效导热系数的影响.结果表明,垂直热流方向喉道会增大多孔介质的热阻,降低多孔介质的有效导热系数.当K8大于Kf时,随着孔喉比的增大以及喉道长度的减小,多孔介质的有效导热系数越大.当平行热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的减小而增大;当垂直热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的增大而增大.     

多孔结构孔隙特征的分形研究

基于Menger海绵体分形模型和压汞实验原理提出了多孔结构体的孔隙体积分形维数、表面分形维数的算法,在此基础上推导了多孔结构比表面积的计算公式.研究发现,孔隙比表面积与孔隙率和孔隙的表面褶曲粗糙程度有关,孔隙比表面积需要用体积分维和表面分维两个独立变量表示.鉴于孔隙比表面积的测量比较困难,给出了表面分形维数的间接算法.     

基于计盒维数的黏土导热系数分形研究

土壤孔隙结构参数是评价土壤导热系数的重要指标,采用DRE-Ⅲ多功能快速导热系数测试仪量测出不同干密度、不同固结压力下黏土的导热系数,对已经量测的试样进行CT扫描,采用MATLAB2016B软件处理得到二值化图形,基于计盒维数的分形理论分析了土壤结构中孔隙数目、面积及孔隙率对黏土导热系数的影响。分析结果表明:随着干密度、固结压力的增大,黏土试样的孔隙率减小,其分形维数也随之减小,利用分形维数变化规律可以得到黏土导热系数随着其分形维数的减少而增大。     

图像分形法研究多孔骨支架微观形态

为了研究多孔材料微观形态特征:孔隙率、渗透率的数学模型,为进一步研究数值仿真提供基础数学模型;采用分形数学和图形图像处理技术深入开展多孔材料分形维数研究,通过分形维数推导出多孔材料孔隙率φ,渗透率K的数学表达式;通过对6种羟基磷灰石骨支架微观形态的研究,得到6种骨支架的孔隙率、渗透率;通过与密度法得出的孔隙率对比研究,表明图形图像法得到的孔隙率数学模型行之有效,同时能从理论上计算出孔隙率和渗透率,简化了测量实验方法以及为多孔材料的数值分析奠定数学模型基础.     

具有分形表面裂隙的渗流特性研究

采用有限元方法数值模拟了分形裂隙的渗流场问题.利用二元分形插值函数模型插值出裂隙的粗糙曲面,生成多个粗糙裂隙的有限元模型.根据稳态渗流问题的Darcy定律,计算不同分形维数下裂隙剖面的等效导水系数.研究表明,裂隙剖面的分形维数越大,它的粗糙程度越强,裂隙剖面的等效导水系数会随着分形维数的增加而降低.在裂隙剖面的分形维数为常数的条件下,相继对剖面两端施以逐渐增大的压力差,流体通过横断面的平均流速会随着压力差的增加而增加,而裂隙剖面的等效导水系数则会随着压力差的增加而减小.     

机械密封摩擦副端面形貌的分形特性

介绍了表征粗糙表面形貌分形特征的Weierstrass-Mandelbrot函数式,分析了判断粗糙表面形貌分形特性的功率谱法和结构函数法.采用AF-LI型触针式表面轮廓测量仪测量了GY70型机械密封摩擦副端面的径向及周向轮廓曲线.利用结构函数法分析了端面轮廓的分形特性,通过计算得出动环端面径向和周向分形维数分别为1.293,1.291,静环端面径向和周向分形维数分别为1.288,1.283.研究结果表明,GY70型机械密封摩擦副动、静环端面轮廓均具有统计自仿射分形特性且各向同性.     

具有分形特征的水下目标识别

利用分形理论对非平稳的舰船辐射噪声信号进行了研究,计算了不同舰船目标的分形维数,构造了具有分形维参数的特征矢量,并通过自适应神经网络作了分类实验。研究表明,分形维数值可以作为水下目标分类的一个重要参数,同时也是其它特征提取方法的一个有效补充。     

磨合表面形貌变化的特征粗糙度参数表征

用结构函数法计算磨损表面轮廓分形维数Ｄ,通过把分形维数Ｄ与测度－尺度间幂律关系中的系数Ｃ相结合,提出了一个名为“特征粗糙度”的表面评定参数τ＊,给出了其定义和计算表达式．在销－盘试验机上对销子表面某一位置在不同磨合磨程时的形貌进行了精确复位测量,轮廓特征粗糙度τ＊值随磨合时间的变化表明：用τ＊评定磨合过程中表面形貌的变化简单、有效,并具有很高的灵敏度     

基于分形理论的碳毡孔隙率研究

基于分形理论,对碳毡纤维孔隙率进行了研究.首先运用盒维数算法对所选取的碳毡图片进行分形维数的计算,所得结果在-1.999 8附近;通过理论推导得出了碳毡纤维孔隙率的计算公式,代入实际测量值进行计算,得出所选取的碳毡纤维孔隙率大约为40%,并分析得出这与实际情况是比较相近的;最后,就分形维数与孔隙率的关系作了相关分析,得出孔隙率随着分形维数的增加有递增的趋势并且增加的速度是越来越快的.     

煤岩等多孔介质的分形结构

从Ｍｅｎｇｅｒ海绵模型出发，建立了多孔介质结构的分形模型，并通过压汞实验数据计算了煤体结构的分维值．研究表明，煤体等多孔介质是分形体，其结构具有分形特征．     

Determination of effective thermal conductivity for polyurethane foam by use of fractal method

1 Introduction Polyurethane foam is a good thermal insulation material widely used in daily life and many industries, such as chemical engineering, refrigeration and architecture owing to its very low thermal conductivity and lightweight. In the past two decades, the technology and chemistry of the rigid urethane foam have been developed to an industrial level, but its thermal conductivity, which is recognized as the most important parameter to design the insulation structure, cannot be calcul…     

Fractal analysis of thermal conduction of loose coal

For deep mining engineering,heat transfer of coal mass is a vital factor in the thermal environment of coal mines.In order to study the thermal conduction mechanism,we obtained gray images of coal mass microstructure by scanning samples with a digital microscope.With the use of Matlab,these gray images were transformed into binary images,which were then transformed into a corresponding matrix consisting only of the values 0 and 1.According to the calculation method of box-counting dimension,we calculated the fractal dimension of the loose coal to be approximately 1.86.The thermal conductivity expressions of loose coal were derived based on the simulation method of thermal resistance.We calculated the thermal conductivity of loose coal by using a fractal model and compared the calculated values with our experimental data.The results show that the test data show an encouraging agreement with the calculated values.Hence fractal theory is a feasible method for studying thermal conductivity of loose coal.     

基于孔隙分形几何的生物质型煤固硫性能研究

鉴于以往对生物质型煤的固硫性能的研究多限于经典的脱硫剂硫化反应,应用压汞测孔法测量多种典型配比和两种典型孔隙系统的生物质型煤的孔隙特性。根据生物质型煤的孔径分布特征,建立孔隙分形结构模型,模拟相同分维的生物质型煤的孔隙率和比表面积;从孔隙分形结构的形核、生长的角度,探究生物质型煤的脱硫机理;进而得出生物质型煤分形结构存在的孔径范围,以及分维、均孔等分形几何参数与生物质质量分数的规律,最后,提出并解释了“人工分形体”概念,用以描述类似生物质型煤孔体系的孔结构。     

Determination of permeability using fractal method for porous media

A theoretical formulation was developed to express permeability as a function of different fractal dimensions and other scales for porous media . The effective fractal void ratio, the spectral dimension and the fractal dimension of particle mass distribution were introduced. The permeabilities for different soils in China are calculated. The predicted permeability for rice soil was compared with the measured data available in literature.     

Fractal characterization of pore microstructure evolution in carbon/carbon composites

A fractal characterization approach was proposed to research pore microstructure evolution in carbon/carbon (C/C) composites during the chemical vapor infiltration process. The data obtained from mercury porosimetry determinations were analyzed using the sponge fractal model and the thermodynamics relation fractal model, respectively. The fractal dimensions of C/C composites at different densification stages were evaluated. The pore microstructure evolution with densification time was studied by fractal dimension analysis. The results showed that C/C composites belong to porous fractal structure. The fractal dimensions increase on the whole with decreasing porosity as the densification proceeds. The fractal dimensions are influenced by the texture of pyrocarbon and decrease with increasing anisotropy from isotropic pyrocarbon to high textural one. Both the complicacy of pore structure and the textural morphology of pyrocarbon can be represented simultaneously by the fractal dimension. The pore evolution of C/C composites in the densification process can be monitored using fractal dimension. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50742008)     

A novel method to determine effective thermal conductivity of porous materials

1 Introduction Due to some unique structure and characteristics, the porous material behaves as afunctional material and is finding more and more applications in a variety of fields suchas aviation, chemistry and energy[1]. In such cases, the effective thermal conductivity ofthe porous materials is a vital parameter that dominates application performances. Gen-erally speaking, the effective thermal conductivity can be measured experimentally, butin some cases (for example the stuffing is l…     

多孔介质传热传质分形理论初析

对分形理论在多孔介质传热传质过程中的应用进行了初步的分析,求出了基于分形理论的多孔介质固有渗透率和有效导热系数,建立了多孔介质渗流与导热的分形模型.     

多孔介质孔隙结构重构及水蒸气传递特性

采用随机生长法分别构造了各向同性、各向异性的孔隙率相同,孔径分布和孔隙表面分形维数不同的多孔介质,探索了在多孔介质孔隙率相同的情况下,微观孔隙结构对孔隙内湿传递过程的影响。结果表明：决定多孔介质内部输运特性的孔隙结构参数,除孔隙率以外,孔径分布和孔隙表面分形维数等参数对多孔介质孔隙中水蒸气扩散过程的影响显著;孔隙率相同,孔径分布和孔隙表面分形维数不同的3种各向同性和3种各向异性多孔介质的水蒸气扩散浓度最大差别分别为30.6%和23.3%;各向同性多孔介质的小孔分布率越大,孔隙表面分形维数越大,说明孔隙的连通性和水蒸气在多孔介质孔隙中的扩散性能越好;各向异性多孔介质（水蒸气扩散的方向垂直于其生长率较大的方向）的大孔分布率越大,孔隙表面分形维数越小,水蒸气在多孔介质孔隙中的传递性能越好。