不均匀温度场下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空分析

为了解不均匀温度场作用下钢管混凝土拱桥管内混凝土脱空原因,依托高原山区某跨径430 m的钢管混凝土拱桥,进行强辐射、大温差联合作用下拱肋拱顶节段足尺模型试验,分析模型温度场分布,并对该不均匀温度场作用下管内混凝土脱空机理进行研究。结果表明:钢管混凝土拱桥水化阶段和运营阶段径向温度场可简化为多段式折线变化规律。14:00时刻,水化阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)先减小后升高再减小,在距向阳侧界面D/8~3D/8处(D为钢管内径)存在一个大温差面,运营阶段温度沿竖直径向(从向阳侧至背阳侧)呈先减小后不变再增加的非对称分布规律,从钢管混凝土界面至距其D/8处温度变化大。混凝土水化阶段和运营阶段管内混凝土脱空机理为:在温度场作用下钢管混凝土界面最大纵向应力差分别高达82.6 MPa和61.95 MPa,最大界面径向拉应力分别为0.8 MPa和2.06 MPa,均超过钢管和混凝土间的粘结强度。

不均匀温度场对改善三辊楔横轧轧件心部质量的研究

楔横轧变形属于连续局部横压过程,中心压实法有助于提高圆轴类棒料横压时的内部质量。将中心压实法应用于三辊楔横轧,通过有限元模拟研究了不均匀温度场对三辊楔横轧轧件心部应力应变的影响。模拟结果表明,不均匀温度场方法可以减小轧件心部拉应力,增大心部静水压应力,提高心部塑性变形能力,有助于改善轧件心部质量。通过三辊楔横轧实验,验证了不均匀温度场方法改善轧件心部质量的可行性。

不均匀温度场楔横轧棒材的组织与性能

用FEM方法对不均匀温度场三辊楔横轧棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧后轧件径向截面上温度及等效应变的分布规律,并通过实验研究分析测定了截面上不同位置处的显微组织及力学性能。结果表明:不均匀温度场三辊楔横轧棒材轧后温度场与等效应变在轧件径向截面上成环形分布,且心部温度高变形量小,由心部向外温度逐渐降低变形程度逐渐增大。轧后轧件径向截面上不同位置处组织及性能存在一定的差别。轧件心部为珠光体与先共析铁素体组织,外层边缘为球化渗碳体与铁素体组织。

输电导线截面不均匀温度场的有限元模拟

为了分析输电导线不均匀温度场,提出了一种基于有限元计算动态下输电导线截面上不均匀温度场的数值方法,可以考虑瞬态条件下导线的热传导、太阳辐射、空气对流、强制对流等环境条件因素的影响。该方法突破了传统的摩尔根公式的局限性,获得了动态变化外界环境条件下输电导线的暂态温度场响应,得到导线截面上不均匀温度场分布。在此基础上,详细地分析了不均匀温度分布和外部环境条件之间的内在联系。结果表明:传统的摩尔根公式所预测结果在大载流量、大表面吸热系数(旧线)、高环境温度以及高太阳辐照条件下存在较大误差,在这些条件下必须考虑导线截面的温度不均匀分布。此外,传统摩尔根公式预测温度低于有限元模拟所得导线截面上的最高温度,基于它的设计偏于危险,在以上条件下其应用应该谨慎或做相应的修正处理。

基于LBM不均匀温度下气液两相分离模拟

本文研究了单组份两相流在不均匀温度条件下气液两相的分离,并做了均匀温度与不均匀温度条件下气液两相分离结果的对比。结果显示,在两相分离过程中,首先会出现小液滴,然后经过碰撞融合、液滴不断变形变得更大更圆,最终两相达到平衡。相比均匀温度而言,在不均匀温度条件下,液滴最大直径由37.5变成了116,液滴数量12个变成了6个,而且演化时间步长由68 500步缩短为34 000步,在不均匀温度条件下气液两相分离效果更好。

不均匀温度作用对广州新客站主站房钢结构影响

广州新客站屋顶为大跨度钢结构,温度作用是结构设计的控制因素之一。采用Ecotect软件,研究了广州新客站各时刻不均匀温度的分布。利用MIDAS软件,分析了不均匀温度作用对屋顶结构的影响,并与整体均匀升温作用对结构的影响进行了对比。结果表明,整体均匀升温并非结构设计的最不利工况,结构设计需要考虑不均匀温度作用的影响。

截面温度不均匀受约束波纹腹板梁悬链线效应参数分析

利用经试验验证的有限元模型对均匀温度和不均匀温度分布下轴向约束波纹腹板梁的悬链线效应进行了参数分析,选取荷载比、轴向约束刚度比、跨高比及倾角为主要参数,研究了钢梁的跨中挠度、梁端轴力和悬链线弯矩等随温度的变化规律,并给出了火灾下钢梁的临界温度。由于不均匀温度下产生的热弯曲,钢梁在压力阶段的挠度更大而轴力更小。但均匀温度下钢梁的破坏温度比不均匀温度情况时高。钢梁的悬链线温度和破坏温度都随着荷载比的增大而降低。相同荷载比作用下,不同跨高比钢梁的悬链线温度相同,但其破坏温度随跨高比的增大而升高,钢梁的悬链线效应也越明显。

截面温度不均匀对受约束波纹腹板梁火灾下悬链线效应的影响

以受约束波纹腹板梁为研究对象,利用有限元模型进行了截面温度均匀和不均匀分布对轴向约束波纹腹板梁悬链线效应影响的对比分析。结果表明:由于不均匀温度下产生的热弯曲效应,约束钢梁在受压阶段的竖向挠度更大而梁内轴力更小;均匀温度受约束钢梁的临界温度比不均匀温度钢梁高6.2%;不均匀温度钢梁的温度比越小,钢梁的热弯曲效应越明显,相应的临界温度越低。

浅析节能复合保温砌块墙体内表面温度不均匀与结露风险的关系

通过对断热节能复合砌块、插芯混凝土小型砌块等集建筑保温与墙体围护功能于一体的复合砌块墙体内表面温度进行分析发现,虽然复合保温砌块具有比较优异的保温隔热性能,但成墙后由于不同区域热阻值有大有小,各部位会有不同的热传递速率,从而导致内表面温度分布不均匀,引发保温墙体在肋、外壁等部位的结露风险。

基于三辊楔横轧成形的合理不均匀温度场应用研究

借鉴锻压领域的中心压实法,研究采用不均匀温度场方法改善楔横轧件芯部质量。为获取最佳改善楔横轧件心部质量的合理不均匀温度场,本文利用有限元技术,研究了相关热力学参数对不均匀温度场的影响规律,并结合冷却实验,得到合理不均匀温度场温度梯度曲线。通过力学分析和楔横轧实验验证,研究了获取合理不均匀温度场实际工作方法。

系统压力影响下的喷雾冷却特性及温度均匀性

喷雾冷却是一种新型的高热通量换热方式。对以水为工质的封闭式喷雾冷却进行了实验研究,并结合实验现象对不同系统压力下喷雾冷却的换热特性及表面温度不均匀性进行了分析,并给出了相应的量纲1压力换热关联式。实验结果显示:由于系统压力较低,喷雾工质在较低的温度下进入两相区,其换热能力远远高于常压下的换热能力,且换热性能随系统压力减小呈指数性增大关系;在实验条件中,可以实现在85℃的平均壁面温度下,热通量达到360W.cm-2;低压下喷雾冷却被冷却壁面的温度不均匀性小于常压下温度不均匀性。

太阳辐射作用下钢管混凝土拱不均匀温度场及其引起的脱空分析与试验研究

为厘清太阳辐射作用下钢管混凝土拱肋内部的不均匀时变温度场,剖析其对钢管混凝土脱空效应的影响机制,并为钢管混凝土拱桥的脱空病害防治奠定理论基础,依托受日照辐射较强的贵州香火岩特大跨钢管混凝土拱桥实际工程,建立考虑钢管与混凝土界面接触关系的精细化温度-应力耦合数值模型;基于ASHRAE晴空模型及温度场计算理论,开展了钢管混凝土拱肋日照辐射不均匀时变温度场分析,揭示了钢管混凝土拱肋横截面的温度分布规律及其随时间的变化规律,并给出了计算钢管混凝土横截面温度梯度的近似公式;结合脱空的应力判别标准,计算出了拱肋横截面沿环向不同位置处的脱空高度,进而明确了钢管混凝土拱肋的横截面脱空分布模式;基于诱导振动理论,选取主要受温度影响而产生脱空的拱段,开展了钢管混凝土拱桥脱空检测试验研究,并与理论分析进行对比,验证了理论分析的可靠性。研究结果表明:日照辐射作用下,钢管混凝土截面温度场在时间、空间分布上均呈高度非线性,核心混凝土温度变化滞后于外包钢管,钢管与核心混凝土的最大温差超过25℃;日照不均匀温差引起的界面拉应力达到1.4~1.5 MPa,导致钢管混凝土环向脱空高度达到0.11~0.13 mm;基于诱导振动法的钢管混凝土拱肋脱空检测方法可识别出脱空的可能性,并发现太阳辐射作用使钢管混凝土的脱空程度略有增强。

基于温度和速度均匀性的侧送风烘房设计及仿真

为提高农业机械零部件烘房温度均匀性,该研究设计并优化送风参数,分析其对速度场、温度场的影响。首先,通过理论分析和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics)相结合的方法,对所设计的农机零部件烘房速度场、温度场进行数值模拟,得到烘房内速度、温度分布规律。进一步分析各送风参数对速度均匀性、温度均匀性的影响。结果表明:单侧送风回风方式优于双侧送风回风;送风口数量为8时,温度、速度均匀性较好;送风角度15°时,速度、温度均匀性较好。试验数值和模拟数值误差较小,温度误差小于1.68%,风速误差小于1.1 m/s,仿真结果可靠有效。所设计的农机零部件烘房工作稳定可靠,温度不均匀系数低于6%,满足设计要求。该研究可为农机零部件烘房结构设计及参数选取提供理论依据。

快速压缩机缸内温度不均匀性及其对自燃的影响

快速压缩机中活塞运动产生涡流会导致缸内温度分布不均匀,并对自燃时刻产生显著影响.针对这一问题,对不同活塞缝隙下缸内温度不均匀性及其对自燃时刻的影响进行了研究.首先,建立了Fluent网格模型并耦合氢气详细化学反应机理,研究了无缝隙活塞缸内温度场及自燃过程;然后,对不同活塞缝隙结构进行缸内温度场的数值模拟,确定最佳活塞缝隙结构;最后,对比了基于CHEMKIN、Livengood-Wu积分以及Fluent 3种方法获得的自燃时刻.结果表明:无缝隙活塞缸内未受涡流影响区域先发生自燃,并引发明显火焰传播.体积为原燃烧室体积9.5%,左右的活塞缝隙能很好抑制涡流产生.Livengood-Wu积分在预测快速压缩机缸内气体,尤其是缸内受涡流影响区域气体的自燃时刻时具有较高的准确性.

基于并联回热器模型的大功率斯特林脉管制冷机回热器温度不均匀性研究

基于流体网络理论,建立了两个并联的回热器模型来解释回热器内温度不均匀产生机理。通过对回热器内部环流的计算,首次提出了预测回热器最大径向温差的数学模型。最后,还对回热器径向温度不均匀引起的损失进行了定量分析,并提出了抑制大功率斯特林型脉管制冷机回热器内温度不均匀的方法。

非等温液-液对置撞击面温度分布均匀性

对不同条件下非等温过程液-液对置撞击后形成的气液混合撞击面的温度分布均匀性进行了研究。以温度不均匀系数和撞击面温度分布作为评价标准,利用Mixture模型数值模拟撞击过程,并基于平面激光诱导荧光(PLIF)技术进行可视化测量实验验证计算模型。通过对不同的喷嘴出口速度(v)、喷嘴对置间距(L)以及湍动能等条件下撞击面温度分布进行研究。结果表明,喷嘴直径和喷嘴对置间距一定时,增加喷嘴的出口流速,则温度不均匀系数整体呈下降趋势;喷嘴直径和喷嘴出口流速一定时,非等温液-液对置撞击后形成区域温度场分布随喷嘴间距的增加,其温度分布区间呈减小趋势。L=3D时,温度的分布区间最小,温度场分布最均匀。湍动能的分布曲线越平稳,液-液对置撞击后形成的气液混合撞击面的温度分布越均匀。

基于红外灯阵加热平面温度均匀性优化设计

以红外灯阵作为热源对工件进行温度测试时,灯阵灯间距离参数配置不合理会使受热平面温度分布均匀性变差,影响测试结果的可信度。如何确定灯阵灯间最佳距离使温度分布最均匀是灯阵优化的难点。针对上述问题,建立了红外灯阵辐射照度分布数学模型,并通过求解热平衡方程建立了受热平面温度分布数学模型。定义了温度不均匀度作为受热平面温度均匀性的评判标准,并求解出约束范围内温度不均匀度最小时的灯间距离参数,并针对该参数对受热平面温度分布进行了仿真与实验。结果表明,当灯阵灯间距离为最优值时,与非最优距离参数相比受热平面目标区域内温度分布最均匀,证明采用的建模方法和优化思路具有可行性与有效性。

多品牌血液冷藏库温度场稳定性的调查研究

目的 探讨多家品牌采用不同送风的血液冷藏库温度波动值、温度均匀性、温度偏差、温度不均匀系数和温度变化情况,并评价冷藏库库内温度场的稳定性。方法 选取国内8家采供血机构的血液冷藏库,分别由3家公司(分别简称为TJBY、SQGS、AKGS)提供,并分别有6、1、1家采供血机构采用TJBY品牌冷藏库(分别标识为TJBY1、TJBY2、TJBY3、TJBY4、TJBY5、TJBY6)、SQGS品牌冷藏库(标识为SQGS)、AKGS品牌冷藏库(标识为AKGS)。在冷藏库左侧、中间、右侧各储存单元的上层、中间、下层的几何中心设9个温度采集点,收集6个运行周期的温度,并对库内温度波动值、温度均匀性、温度偏差、温度不均匀系数、平均温度等指标进行分析。结果 TJBY2、TJBY6、SQGS、AKGS的温度不均匀系数较低,两两比较,差异无统计学意义(P>0.05),同时TJBY2、TJBY6冷藏库温度场的稳定性优于TJBY1、TJBY3、TJBY4、TJBY5;除TJBY1、TJBY4、AKGS的平均温度偏离较大外,其他5个品牌标识冷藏库均能保持在设定温度范围的中值(4℃)附近,TJBY1、TJBY4、TJBY5最高温度超过上限(6℃),TJBY3、AKGS最低温度超过下限(2℃);TJBY2、TJBY6、SQGS、AKGS之间的温度波动值均在0.5℃左右,且两两比较,差异均无统计学意义(P>0.05),同时均显著低于TJBY1、TJBY3、TJBY4、TJBY5(P<0.05);TJBY1、TJBY3、TJBY4、TJBY5的温度均匀性>1.0℃,且两两比较,差异无统计学意义(P>0.05),同时均显著高于TJBY2、TJBY6、SQGS、AKGS(P<0.05);TJBY4、TJBY5、AKGS的均温度偏差>1.0℃,仅有TJBY6的温度偏差<0.5℃。结论 采用间歇直吹送风或连续直吹送风的5个品牌标识冷藏库(TJBY1、TJBY3、TJBY4、TJBY5、AKGS)温度场稳定性较差,采用断续直吹送风或高频启动的间歇直吹送风2个品牌标识冷藏库(SQGS和TJBY2)温度场稳定性好。采用微孔送风的TJBY6对温度场稳定性保持更好。冷藏库温度场的稳定性与送风技术相关,微孔送风对血液冷藏库内冷热空气有效隔离,避免过冷、过热空气形成涡流,使冷藏库温度场稳定性更好,本研究结果可为制定血液冷藏库的国内标准或行业标准提供一定的参考依据。

温度沿截面分布形式对钢柱受火性能影响分析

利用有限元方法分析了温度沿截面不均匀分布钢柱在火灾下的受力性能,对长细比或荷载比较小的钢柱,温度沿截面不均匀分布钢柱临界温度将高于温度沿截面均匀分布钢柱的临界温度;而对长细比和荷载比大的钢柱,温度沿截面不均匀分布钢柱的临界温度较低,忽略温度分布的影响,将导致不安全的后果。

深海双层管道温度效应分析

为了验证有限元计算结果精确性,为深海双层管道系统的有限元计算提供有效方法,本文利用ITT单元以及非线性弹簧单元来建立双层管道模型,与解析解结果进行对比。利用建立的有限元模型,对双层管道进行不均匀温度场的参数化分析,给出不同温度场工况下管道系统的轴向效应分布情况,并将分析对象设定为长度不同的2种管道体系,分别对管道系统的锚固段变化趋势和锚固点移动进行分析,得到切合实际情况的计算结果。研究表明:引入ITT单元和非线性弹簧单元建立的双层管道模型对模拟双层管道不均匀温度效应研究具有更好的精确性,证实了在不均匀温度场作用下,双层管道内外管通过对中环保持了变形的协同性。