地源热泵地埋管换热器传热研究(2):传热过程的完全数学描述

建立了管内流体换热和土壤换热的耦合模型,并在此基础上建立了与地面热泵模型耦合的地源热泵系统仿真模型.给出了边界条件和计算参数的确定方法,计算参数包括:流体与管内壁面的表面传热系数、地面的表面传热系数、大气温度、不同埋深土壤温度、多孔介质土壤有效导热系数.     

热电制冷器多通道内空气混合对流及耦合换热

建立了热电制冷器通风及耦合换热数学和物理模型,模拟计算了不同雷诺数、材料有效导热系数比率、几何参数时各通道的流体流动及温度场分布情况,分析了冷风侧排风、几何参数对通道换热能力的影响,以优化制冷器通风换热风道的设计参数。     

利用WellFlo软件预测海上多元热流体热采井筒参数

井筒参数计算对于海上多元热流体热采效果至关重要。利用WellFlo软件,建立了稠油油田单井的实际井筒参数计算模型,分析了不同多元热流体组分、外部传热环境、管流方式对井筒参数的影响,对比了计算值与实测值的差别。结果表明:多元热流体中气体组分增加,特别是N2组分,使井底压力明显降低,井底温度则变化较小;外部传热环境随季节变化明显,影响井底温度约0.5~5℃,对井底压力影响甚微;管柱传热性能、管流方式对井筒参数影响较大,隔热油管导热系数最低,井底温度高,生产套管比油管内径大,井底压力高。WellFlo软件压力预测误差为0.83%,温度预测误差为3.09%,预测精度较高,说明该软件适用于海上多元热流体热采井筒参数计算,能够为注热方案设计提供理论支持。     

冻土导热系数测试和计算现状分析

为认知冻土导热系数测试和计算方法的研究现状,从而服务于冻土温度场的计算,介绍了冻土导热系数的研究背景和导热系数对冻土温度场的贡献,并对冻土的组成和导热系数随不同负温变化的原因进行了分析。阐述了目前冻土导热系数的测试技术、计算方法、理论计算模型及土中固相矿物导热系数的确定方法,并分析了其优缺点和误差存在的原因。对冻土导热系数随温度、干密度、含水率等因素变化的研究成果进行了整理,分析了基于测温法确定冻土导热系数存在的误差及其原因,并初步提出了一种修正冻土导热系数测试结果的方法。在此基础上,提出了对冻土导热系数测试和计算的建议和展望。结果表明:温控环境和测试过程中的相变热对导热系数实测值均存在影响,从未冻水含量的角度修正相变潜热对导热系数测试过程的影响具有理论可行性;线性回归预估模型应考虑土质对测试值的初始影响,从相间热量平衡的角度建立导热系数的理论模型,对于温度场解析问题的研究具有重要作用;考虑土颗粒的多孔特性,推演不随密度变化的土中固相物质导热系数的确定方法,对于提升冻土导热系数计算模型的预测精度具有基础作用;从微观角度出发,建立能够反映土体冻结速率的导热系数模型应是冻土导热系数研究区别于常规土体的重要方向;统筹考虑导热系数、比热和潜热对温度场的影响,从温度场的角度验证导热系数计算模型的可靠度是必要的;所得到的结论可为冻土温度场解析解问题的研究和冻结法施工中的温度场预测提供借鉴。     

土壤源热泵垂直U型地埋管换热的数值模拟

本文建立了垂直U型地埋管三维数值传热模型,采用FLUENT软件对其非稳态的流固耦合换热进行研究.在夏季工况下,模拟结果与实验相吻合.分析了回填材料导热系数、管内流速以及埋深对垂直U型地埋管换热的影响.计算结果表明,地埋管的单位埋深换热量与埋深成反比,而与流速和回填材料的导热系数成正比.     

齐热哈塔尔水电站工程高地温洞室围岩热物理参数探讨

岩石的热物理参数主要包括岩石的导热系数、比热、导温系数、线膨胀系数和热交换系数等。尤其是岩石的导热系数、比热及线膨胀系数对岩体及地下工程中温度场的形成、特征、热流的传递、热应力的计算及热破坏等都是非常重要的。一般而言,岩石的热力学参数也不是恒定不变的,除和温度有关外,它还受岩石的结构、组成、形成过程等许多因素的影响。本文以齐热哈塔尔水电站工程为例,勘测和施工过程遇到的高地温洞段围岩-花岗岩为研究对象,对其导热系数和热对流交换系数进行参数反演分析,以期取得更为接近实际的参数,为进一步分析优化高地温洞段温度-应力场耦合模型奠定了基础。     

高温下高强混凝土导热系数反演及其变异性

为研究高温下高强混凝土(HSC)的导热系数,对6种工况下的高强混凝土试件进行了高温试验,得到不同高温下高强混凝土的内部温度场。基于一维热传导理论和实测温度,利用差分原理推导的离散温度点表示的导热系数计算公式,反演分析了高温下高强混凝土的导热系数,并分析了高温下导热系数的变化规律及变异性;最后建立了高温下高强混凝土导热系数的计算公式。研究结果表明:高温下高强混凝土内部的温度变化可以分为3个阶段,高温下高强混凝土的导热系数随着温度的升高而逐渐降低,但是在200℃~400℃时出现反弹现象,500℃后趋于稳定;利用所建立的导热系数公式计算的温度场与相关文献中试验结果吻合较好。     

谱配置法研究导热系数为温度函数的对流-辐射肋片的效率

提出采用谱配置法求解导热系数随温度变化的对流-辐射肋片中的温度分布。在求解过程中,空间微分项采用Chebyshev多项式展开,空间上的温度分布采用谱配置法离散,将原本复杂的微分形式的能量守恒方程转化为矩阵形式的代数方程。能量守恒方程中存在两个非线性项,一项是由导热系数随温度变化而产生的,另一项是由肋片表面热辐射产生的;采用一种局部线性化的方法来降低能量守恒方程的非线性。谱配置法具有指数收敛速度,对于当前算例即使采用很小的计算节点也能获得较好的计算精度,通过谱配置法的计算结果与文献中结果相比较,发现谱配置法求解导热系数随温度变化的对流-辐射肋片问题是准确、有效的。最后,分析了一些量纲为1的参数,如导热系数变化率、对流-导热耦合参数、辐射-导热耦合参数对肋效率的影响规律。     

考虑温度效应的界面层对混凝土热学参数影响分析

温度场是影响混凝土结构耐久性评价的重要因素之一,密度、质量热容、导热系数是混凝土材料的主要热学参数,决定于混凝土组成及细观结构。基于混凝土二维三相细观几何模型,考虑各相材料热学参数温度依赖性,得到了混凝土宏观热学参数并与试验结果比较。在验证该数值方法有效性的基础上,开展了升温过程中界面层厚度、界面层材料属性对混凝土热学参数的影响规律及影响程度分析。研究表明:随着温度升高,混凝土密度、导热系数逐渐降低,混凝土质量热容逐渐升高;随着界面层厚度增加,混凝土密度、导热系数逐渐减小,混凝土质量热容略微增大;界面层厚度的变化对混凝土导热系数影响最大,密度次之,对质量热容影响不显著;随着界面层导热系数、密度、质量热容的增加,混凝土的热学参数随之增加,但增幅有差异。     

岩土热导率测量和温度影响研究

利用QTM-D2常温导热系数测定仪测定了典型砂、黏土、岩石的导热特性,探讨了室内外试验、试样饱和程度对测量结果影响,通过试验结果和数值模拟研究了不同试样导热系数的尺寸差异,为现场岩土材料导热系数的测定提出了可行的解决方案。热线法测量时,试件尺寸影响范围不大,不同几何尺寸边界的测量结果很接近。根据国内外对导热系数的温度影响问题的研究实际,通过大量的实测数据和数值理论计算,总结了常温条件范围内各类岩土材料导热系数与温度之间的经验关系以及它们的温度变异影响系数β。各类岩土材料的β值普遍较小,大多在10-3的数量级上,导热系数与温度关系曲线近线性。该系数和这些经验公式的导出对中国北方地区岩土材料导热性能的理解及温度场模拟工作均具重要意义。     

大体积混凝土温度裂缝的控制与温度监测

结合工程概况,提出了其施工方案,从原材料的选择、配合比的设计、温度的控制、混凝土的养护等方面阐述了防止温度裂缝产生的控制措施,并介绍了测温措施,以保证大体积混凝土的工程质量及结构安全。     

温度场和温度应力的有限元分析

阐述了平面温度场与温度应力进行有限元分析的全过程,结合ANSYS大型软件对温度场与温度应力进行了模拟计算,为实际工程中考虑温度场与温度应力的作用提供了依据。     

沥青路面常见高低温病害原因及维修

从气候、气温对沥青材料的影响分析了沥青路面常见高低温病害的原因,针对具体病害提出了防治与维修方法。     

大体积混凝土温度裂缝原因分析及控制措施

对大体积混凝土产生温度裂缝的原因进行了分析，从降低混凝土浇筑温度、降低水泥水化热引起的绝热温升、加强混凝土养护几方面，详细阐述了温度控制措施，以提高大体积混凝土的质量。     

混凝土挡土墙的温度场和温度应力分析

针对水利工程建设中水工混凝土挡土墙常产生裂缝的现象，用有限元软件ANSYS模拟了水工混凝土挡土墙在日照辐射情况下的温度场，并进行了温度应力分析，达到了理想的模拟效果。     

大跨度复杂钢结构温度效应及合拢温度研究

结合天津市于家堡交通枢纽站房钢结构,根据对温度荷载敏感度的不同,将主体结构分为底环梁与上部网壳两部分,分别研究了两者最大应力随温差的变化关系.结合实测数据及安装顺序,估算了各构件安装温度,对比研究了构件安装温度对其应力计算结果的影响.结合本工程支座构造形式及力学特征,利用ANSYS有限元软件的非线性弹簧单元对支座进行模拟.研究了极端环境下,主体结构最大应力随不同合拢温度的变化趋势,得到了各支座反力随温差的变化趋势.最后综合考虑底环梁应力、位移及上部网壳最大应力等方面因素,得出了结构的最佳合拢温度.     

大跨空间结构温度效应分析与合拢温度研究

温度对建筑结构的影响主要体现在应力和变形两方面。对于大跨度空间钢结构,由于结构形式复杂,合拢过程周期较长,结构共同受力、协调变形的过程要比其他结构复杂得多,所以在设计和施工中应予以重视。结合世界大学生运动会主体育场结构工程,对温度作用进行理论计算和模拟分析,明确提出计算大跨度空间结构合拢的温度差值,并将部分理论计算结果同实际监测结果进行对比,验证了温度应力有限元模拟方法的正确性。利用有限单元法计算合拢杆件在不同时段的温度应力,从而确定体育场结构适宜的合拢时段,并在此基础上给出一些关于合拢施工的建议和意见,为大跨度空间钢结构的合拢施工提供参考。     

大体积混凝土测温及温度裂缝控制实践

裂缝是大体积混凝土的主要质量缺陷,而内外温差过大是产生裂缝的主要原因之一。本文通过具体施工实例,探讨了大体积混凝土中温度裂缝产生的过程和预防措施,以期对大体积混凝土的测温及温度裂缝控制起到一定指导作用。     

屋面温差和宽度对砌体屋顶墙体温度裂缝研究

介绍了温度裂缝产生的原因,得出屋顶墙体温度应力的计算公式,研究归纳了顶板宽度和顶板温差对温度应力的影响,提出了减少墙体温度应力的几点建议,以期为现实的工程建设提供一些依据。     

Research on temperature field and temperature effect of steel silos under solar radiation

综合使用光线追踪法和点盒位置判断理论，提出了一种高效的钢板筒仓太阳辐射阴影区计算方法，并通过试验验证了该方法的计算精度。分析了钢板筒仓加盖和不加盖、满仓和空仓时太阳辐射非均匀温度场的时空分布规律，其中不加盖空仓时的太阳辐射非均匀温度场对结构最为不利。不加盖空仓时钢板筒仓结构正温差温度效应最大，与不考虑太阳辐射均匀温度作用工况相比，最大温度变形、最大温度应力、支座最大径向反力分别增加了135%、85%、85%，支座环向反力从0kN增加到132 kN，建议在工程设计中合理考虑太阳辐射非均匀温度效应。