基于相对表观热惯量的红外伪装设计方法研究

控制材料的热惯量是实现工程目标红外伪装的主要途径之一,而如何定量地进行伪装材料热惯量设计一直是个难题。通过对热平衡方程进行简化,结合地物辐射温度,提出了一种基于相对表观热惯量的红外伪装设计方法,并利用红外热像仪进行了试验验证,计算并分析了石板路、草地、树冠和建筑物表面等典型地物的相对表观热惯量值。研究结果表明,相对表观热惯量与材料热惯量、蒸腾作用、内热（冷）源等因素有关,与地物的表面辐射温度有对应关系,其计算结果具有很好的同一性,为工程目标红外伪装设计提供了一种新的思路。     

集合转换卡尔曼滤波同化的一种分析方案

集合转换卡尔曼滤波在处理非线性观测资料的同化时,通常对非线性观测算子做简单的线性化处理,这会带来较大的舍入误差,降低同化效果。通过对状态变量和观测变量的转换,将观测算子视为预报算子的一部分,对传统的同化算法进行改进,减小了同化中的误差。以典型的Lorenz-96预报模型来验证算法,对于较大模型误差或较强非线性观测算子的情形,结果好于传统的方法。     

油饰彩画在人工光照下的热损伤研究

古建筑油饰彩画在人工光源近距离照射后,表面的热损伤程度将直接影响到古建筑景观照明设计的应用和夜景光环境的营造.本文采用有限容积法建立了油饰彩画木试件三维立方体扩散的传热模型,并基于实验测得了油饰彩画木试件特征点温度,数值模拟了油饰彩画木试件表面在4种人工照明光源照射作用下的表面净热通量及其变化.通过与在天然光太阳辐射下被照表面的净热通量特征的对比及实际照射实验结果的验证,发现中国古建筑景观照明设计中人工光源的近距离使用不会对油饰彩画产生实质性的热损伤影响,为古建筑景观照明设计应用提供了理论依据.     

考虑表观热工参数的木材热传导模型

为了研究火灾(高温)下木材的热响应,将木材热响应过程分为水分蒸发前、水分蒸发后热分解前和热分解后三个阶段。开展了升温速率为5、10、20K/min的泡桐木热重分析(thermogravimetric analysis, TGA)试验,采用Ozawa方法进行分析,得到相应的表观动力学参数。基于并联和串联模型分别建立了表观密度和表观导热系数表达式;基于差示扫描量热实验,考虑蒸发潜热和分解热,提出了表观比热容计算公式,建立了考虑表观热工参数的一维非线性热传导模型,并采用一维隐式有限差分法进行了木材热传导性能的求解,得到了木材的温度、水分蒸发程度、热分解程度、表观密度、比热和导热系数等热响应。开展了泡桐木单面受热试验,对温度场进行了测量。结果表明,基于动力学方法的Arrhenius方程可较好地描述水分蒸发和热分解过程,表观比热容在水分蒸发和热分解过程中明显增大,模型温度计算值和试验值吻合较好,该模型可为火灾(高温)下木结构的热响应研究提供参考。     

线性推导法估算岩土热物性参数的精度检验

结合工程实例,根据岩土热响应试验(采取对岩土施加恒定热流方式,分别施加两种加热功率)的现场测试结果,采用线性推导法对岩土热物性参数进行估算,检验线性推导法的计算精度。线性推导法的计算精度不满足工程要求,建议采用参数估计法。     

改进背景值的非等间距GM(1,1)模型预测用水量

考虑到在工程实际中用水资料可能有所缺失或因某些数据异常而造成数据列的不等间距,构造了非等间距GM(1,1)模型,并对其背景值进行改进.结果表明,改进背景值后非等间距GM(1,1)模型的预测精度大大提高,用其预测城市用水量是合理可行的.     

城市模型反射率测量方法与运用

介绍了一种测试城市模型反射率的试验方法。制作10个条形和十字形的城市模型进行测试,观测路面不同反射率对城市反射率的影响,并将实测模型反射率与ASTM E1918-06规范计算结果进行对比。研究发现:瞬时太阳辐射强度变化值在规范允许范围内,模型计算的反射率与ASTM E1918-06测量值的误差在0~0.1之间。当峡谷纵横比(建筑物高度与路面宽度之比)为1.0时,路面反射率从0.15提高到0.65,城市峡谷反射率增幅在0~0.30之间;提高路面反射率并不能有效提高城市峡谷反射率,尤其是纵横比较大的深峡谷。城市峡谷中的多重反射抑制城市反射率的提高。同时,反射路面将给行人增加额外的辐射通量,可能带来热不适感和眩光刺眼等问题。因此,应谨慎看待反射路面作为一个缓解城市热岛效应策略。     

城市扩张对城市热环境影响的模拟研究

中尺度气象数值模式(Weather ResearchForecasting,WRF)耦合城市冠层模型(Urban Canopy Model,UCM)是模拟城市尺度热环境的1种方法。本文通过遥感影像获取2012年土地利用数据替代WRF默认数据,并将城市用地再分类作为UCM的城市原型,耦合WRF对其热环境进行模拟,模拟结果与观测结果具有很好的一致性。     

降水驱动数据改进对VIC土壤湿度模拟的影响

降水驱动数据精度显著影响模型模拟土壤湿度的能力。本文提出了逐日校正降水驱动数据的方法,利用澳大利亚气象局发布的逐日降水数据改进ERA-Interim再分析资料逐6小时降水数据,用以驱动Variable Infiltration Capacity(VIC)水文模型,并与逐月校正法和直接用再分析资料驱动模型得到的结果进行对比分析。利用澳大利亚Yanco地区内13个观测站点数据进行验证,结果表明逐日和逐月校正方法均能提高模拟值同站点观测值的相关系数,且逐日改进方法效果更显著,相关系数提高了24%左右,在大部分站点逐日改进方法还能降低均方根误差5%左右。     

饱和粘土热-力学体积变形特征模拟研究

土木工程(如:地下管线的稳定性)、能源储存(如:天然气储存)以及高水平放射性废弃物等中的与温度有关的问题正越来越引起人们的注意。对与温度效应有关的材料的热–力学特征的正确理解是分析该类工程问题的一个关键。提出了一个适合于饱和粘土的多功能热–力学模型,对加荷行为(LY表示加荷屈服),采用Picard(1994)提出的屈服面来描述;对于加热–冷却性状,引入一种新的屈服机理TY(热屈服)、以及与膨胀–收缩相对应的第3种屈服机理(热陷),用以描述粘土中观测到的与温度变化有关的弹塑性特征。将TY与LY耦合,以描述实验(Towhata等人1993,Sultan 1997)中所发现的热硬化现象。通过验证实验——对一轻微超固结土进行加热,与对Sultan的Boom粘土试验结果(1997)进行模拟,以检验模型的正确性。