时变温度下油纸绝缘频域介电谱曲线校正方法研究

频域介电谱(FDS)技术被广泛应用于油纸绝缘电力设备状态诊断中。但FDS在低频段测试时间较长,测试时设备往往处于动态降温过程,所获得的FDS曲线与评估数据库差别较大,使用时变温度FDS曲线进行绝缘状态评估的结果存在一定误差。为将时变温度条件下的FDS曲线校正到恒定温度,该文通过仿真获得套管温度场分布,采用粒子群优化(PSO)算法反演出不同温度下介电弛豫Havriliak-Negami(H-N)模型的特征参数。在此基础上,基于最小二乘法(LS)计算出时变温度条件下每个频点的等效温度,由此实现了曲线校正。结果表明:校正后的曲线与参考温度曲线具有较好的一致性,有助于电力设备绝缘状态的精确评估。

考虑时变温度作用的新型波形钢腹板组合箱梁动力特性分析

针对新型波形钢腹板(corrugated steel web,CSW)组合箱梁在日照辐射和变温环境影响下结构温度呈现不均匀分布,从而引起结构动力特性变化的问题。基于应力等效原则提出一种时变温度作用下考虑钢-混接触面滑移效应的新型波形钢腹板组合箱梁自振频率解析计算方法。以一根跨径为8.0 m的新型波形钢腹板简支组合箱梁为研究对象,对试验梁进行有限元模拟分析和解析计算,并与现场实测值进行对比分析,验证所提方法的可靠性,揭示了时变日照温度对新型波形钢腹板组合箱梁动力特性的影响机理。结果表明:时变温度会引起新型波形钢腹板组合箱梁频率的显著改变,各阶振型频率与温度呈线性负相关关系;混凝土弹性模量的改变是波形钢腹板组合箱梁时变温度动力特性变化的关键因素;温度引起新型波形钢腹板组合箱梁前3阶模态频率的相对变化可达5.2%~7.3%,在该类桥梁动力特性测试与结构性能评估中应考虑温度影响。

脉冲激光二极管端面泵浦Nd:YAG棒时变温度场

在脉冲激光二极管(LD)泵浦的激光晶体中存在升降温的时变过程,为解决脉冲LD端面泵浦的激光晶体产生的热效应问题,基于热传导方程,采用特征函数法和常数变异法得到了脉冲超高斯光束端面泵浦Nd:YAG棒的时变温度场的一般解析表达式。同时定量分析了单脉冲和重复脉冲端面泵浦Nd:YAG棒的时变温度规律。研究结果表明,重复脉冲端面泵浦Nd:YAG棒时,棒内温度随时间呈锯齿状变化,经过一段时间后最终呈稳定的周期性分布;棒内温度也随泵浦脉冲束腰半径的减小和占空比的增大而增大;脉宽越宽时,棒内温度的波动幅度也越大。研究方法和所得结果还可以应用到激光系统的其他时变热问题的研究中,对解决激光系统的热问题具有理论指导作用。

时变温度下牵引变压器油纸绝缘介电响应研究

对变压器进行绝缘频域介电响应测试时需绝缘温度与环境温度平衡,但由于“天窗”时间的限制,牵引变压器内部绝缘始终处于时变温度下,因此针对时变温度下牵引变压器油纸绝缘介电响应进行研究。测试时变温度下油隙、油浸纸的频域介电响应,分析并得到时变温度对油纸绝缘频域介电响应的影响特征。结合不同温度下油纸绝缘的离子迁移率与直流电导率的测试结果,讨论分析并得到了时变温度对牵引变压器油纸绝缘频域介电响应测试影响的主要原因。结果表明:时变温度下油纸绝缘频域介电谱中低频段测试中,由于温度不断降低,油纸绝缘中的离子迁移率和离子浓度下降,导致测试中的电流发生畸变,造成中低频段的测试结果发生畸变,而高频段由于测试时间短温度变化不明显,因此高频的测试结果无明显变化。

船闸底板大体积混凝土时变温度场数值模拟分析

针对施工期大体积混凝土温度场时变性,结合遗传算法对绝热温升参数进行反演,选取对时变温度场敏感度较大的单位质量水泥最终放热量Q0和实常数n作为反演对象并求得最优解。基于实测环境参数及反演结果,建立了ANSYS三维有限元传热模型,数值模拟结果与实测数据对比表明,水化热温度场时效模式更能准确地模拟工程实际。时变温度场与温差变化规律分析结果表明:大体积混凝土分层浇筑施工的温度峰值跟层厚与浇筑间隔等有关,且不一定位于各层中心;温度峰值历时曲线和里表温差历时曲线发展规律相似,可近似用于温控时间节点的参考。

一种考虑时变温度场影响的非线性颤振计算方法

基于CFD的颤振计算时域方法通常在模态空间内耦合求解Euler/N-S方程和结构运动方程,局限于线性结构。为了研究温度等非线性因素对颤振特性的影响,本研究将Nastran软件的线性和非线性结构运动方程逐步积分求解的CSD方法与非定常CFD求解器时域耦合,并利用径向基函数法进行流固耦合界面数据传递,构建出结构线性和非线性的颤振计算方法。采用所建立的结构线性和非线性颤振计算方法对一平板机翼进行分析,验证了方法的可靠性。最后建立了能够模拟温度实时变化过程的颤振计算方法,研究了温度对材料的影响引起的非线性颤振特性的变化。

时变温度下某拱桥的状态诊断

在时变温度下,利用结构模态参数对桥梁结构状态诊断进行试验研究。通过对某拱桥模型进行长期动力测试,并对测试加速度信息进行模态参数识别,得到该模型在不同温度下前4阶的频率、阻尼比和振型。利用测试数据对该拱桥模型进行有限元模型修正,将结构的测试动力特性与有限元计算结果进行比较,分析该结构动力特性随温度的变化规律,建立环境温度与结构频率的关系模型,并利用该模型对测试模型的结构性能进行诊断。本文所提出的结构状态诊断方法能有效判别时变温度下该拱桥模型结构是否产生损伤,也为实际桥梁结构状态诊断提供了一种有效思路。

时变温度下某吊杆拱桥结构的模态试验与分析

针对时变环境温度对实际桥梁结构的动力特性影响问题,进行了试验研究。首先,对某一吊杆拱桥模型进行了长期动力测试,通过模态参数识别,得到了该结构在不同温度下的前6阶频率、阻尼比和振型;其次,采用测试模态参数,利用子结构方法对该拱桥模型进行了有限元模型修正;再次,将结构的测试模态参数与修正后有限元模型的动力特性进行了比较分析;最后,通过回归分析,建立了环境温度与结构频率的关系模型,并利用该模型建立了测试结构在完好状态下的置信区间,从而利用该置信区间对测试模型结构的性能进行了诊断。研究发现:测试结构的频率随环境温度的升高呈下降趋势,而测试结构的阻尼比、振型对环境温度的变化并不敏感。

高温高压海底管道流动开启与关闭过程时变温度场研究

目前对海底管道温度场的研究较少,现有文献几乎都是直接给出管道的沿程温度曲线,缺乏一定的依据。利用GAMBIT建立了深海管道几何模型并划分网格,利用FLUENT对流动开启及关闭过程非稳态传热进行了数值模拟,对非稳态求解的时间步长独立性以及管道非均匀温度场进行了分析。首次研究了海底管道在流动开启及关闭过程的时变温度场特性,给出了管道沿程时变温度曲线,并针对不同原油流态、预热方式揭示了管道沿程温度的变化规律,同时为流动开启及关闭过程管道非均匀温度效应研究奠定了基础。

时变温度下考虑装载策略的多温共配优化研究

为了解决考虑外界温度变化、时间窗约束、装载策略的医药冷链多温共配车辆路径问题,建立了时变温度下考虑二维装载约束和多温层的VRPTW模型。考虑时变温度对热量损失的影响,确定制冷成本的度量函数;对于多温层共配,将有多种温层需求的客户点看作多个距离为零的单种温层需求的客户点集合;为提高装卸效率减少热量损失,改进左下角填充算法中装箱位置点的确定方法,混合遗传算法与大邻域搜索算法,根据模型特征在遗传算法中增加移出和重插入操作,设计改进左下角填充-遗传大邻域搜索算法对模型进行求解。最后结合算例,验证该模型和方法的有效性、正确性。

考虑温度时变效应氯离子侵蚀混凝土的格子Boltzmann数值模型

对于长期暴露在氯盐环境下的混凝土结构,在外界温度影响下氯离子的侵蚀作用非常复杂,会影响钢筋锈蚀进程及其耐久性。为此,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别描述混凝土温度场和氯离子浓度场的演化过程,考虑外界温度的时变效应,建立氯离子侵蚀混凝土的数值模型。在此基础上,讨论水灰比、饱和度和昼夜温差等因素对氯离子侵蚀机制以及混凝土服役寿命的影响。研究表明:随着水灰比的增大,氯离子扩散系数逐渐增大,从而加剧了氯离子的侵蚀作用。混凝土饱和度越大,氯离子的扩散速率越快,从而导致混凝土的服役寿命缩短,当饱和度超过75%时,混凝土的服役寿命变化趋势逐渐趋于稳定。此外,昼夜温差越大,其对扩散系数的影响越显著,但总体而言,昼夜温差的变化对混凝土服役寿命的影响并不突出。

基于时变流体温度的锂离子电池组传热分析

针对板式液体热管理系统,以软包装三元正极材料锂离子单体电池及电池模组为研究对象,建立单体和整包电池的传热计算模型。基于整包电池模型,分析恒定和时变流体温度对电池模组传热特性的影响。电池包中心或边缘处模组换热条件的差异,对冷却的最高温度和加热的最低温度影响甚微,对最大温差影响不明显。流体恒温的假设在传热计算时会高估系统对模组温度最值的影响;在散热计算时会低估对模组最大温差的影响。在25℃下以1 C放电,线性、指数型流体温升模型最高温度分别比恒温模型高3.34℃和2.54℃;在-10℃下以25℃的流体对电池进行加热,线性、指数型流体温升模型最低温度分别比恒温模型低4.06℃和4.36℃。

不同边界下大体积混凝土温度时变规律研究

大体积混凝土浇筑时间长,水化热大,导致内外温差大,进而引起裂缝甚至贯穿缝产生,且实际施工时易受环境影响,水化热变化规律与理论有一定差异。为了在实际工程中更好地控制水化热引起的大体积混凝土病害问题,以重庆某特大钢管混凝土拱桥拱座施工为例,采用实测与有限元数值模拟相结合的方法对混凝土内部的水化热变化情况进行研究。结果表明:1)实测与模拟拟合较好,最高温度误差在6℃内,相应建模参数可应用于类似工程;2)底层前期升温与顶层后期降温几乎不受边界的影响,而对于底层的降温阶段、顶层的升温阶段、中间层全过程,边界条件对水化热的影响不可忽略;3)底层在龄期29.1 h、中间层在龄期18.8 h时应严格控制循环水,顶层在龄期13.68 h时应增加保温措施。

脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器时变热效应分析

建立了激光二极管阵列(LDA)侧面泵浦棒状Nd:YAG增益介质时变热效应理论计算模型。采用有限元Ansys软件模拟分析了脉冲LDA侧面泵浦大能量固体激光器的时变热效应特性。研究结果表明,所研究的脉冲LDA侧面泵浦大能量Nd:YAG激光器热效应具有时变特性,介质横截面内中心点处的稳态温度场分布随时间呈锯齿形周期变化,锯齿形变化频率为LDA泵浦频率,脉冲LDA泵浦参数对介质稳态温度场分布有较大影响。分析和计算了介质内热梯度、应力双折射以及激光晶体端面效应等导致的晶体热透镜焦距。计算表明,介质的热焦距主要来源于介质内温度梯度引起的热透镜焦距。

考虑温度变化的钢管混凝土徐变试验研究及预测模型

为了定量得出实际温度变化对钢管混凝土徐变的影响规律,考虑ACI209徐变模型的计算形式,基于龄期调整的有效模量法,并通过Arrhenius理论引入温度参数,推导得出了考虑温度变化的钢管混凝土热徐变计算公式。并在室内进行了20℃恒定温度、季节变温下的钢管混凝土徐变试验。试验结果得出,相对于20℃恒温条件下的徐变,温度从20℃升高到40℃时,徐变应变增长幅度达57.8%;温度从40℃升温到60℃时,徐变应变增幅达34.1%。变温对钢管混凝土影响较大,处于实际变温环境下的钢管混凝土结构进行徐变设计时,应考虑变温对钢管混凝土徐变的影响。通过试验数据和理论计算值对比得出,理论计算值与试验结果吻合较好,验证了考虑温度影响的徐变预测模型的准确性,可为受实际温度影响的钢管混凝土徐变设计提供参考。

基于温度滞后相位的输电线路覆冰监测方法

为获得更加符合实际环境温度下的光纤复合相线温度变化特征、覆冰与否的判据及覆冰厚度预测方法,文中建立环境温度呈正弦函数变化情况下光纤复合相线覆冰的温度场三维模型,并采用有限元方法进行求解。文中分析导线覆冰段与未覆冰段温度变化的幅值和滞后相位特征;研究滞后相位与环境温度波动幅值、滞后相位与覆冰厚度的关系,发现环境温度波动幅值对滞后相位的影响可以忽略;提出基于滞后相位特征的线路覆冰判据,并给出基于滞后相位的覆冰厚度预测公式。文中建模分析获得4种非正弦函数形式的环境温度变化下光纤温度的变化情况,基于此分析覆冰厚度的预测公式误差,仿真结果证明所提出基于滞后相位的覆冰判据和覆冰厚度预测公式的有效性。

可变环境温度下锂离子电池平均温度估计

锂离子电池的温度变化会极大地影响其使用性能,对锂离子电池进行温度信息采集对热管理系统的开发具有重要意义.为了解决传统温度传感器布置方式所导致的局部温度无法代替整体平均温度的问题,需要在可变环境温度下对10 A·h三元镍钴锰酸锂离子电池开展平均温度估计研究.首先,对锂离子电池进行建模并搭建实验平台,获取建模所需的参数.其次,提出了基于递推最小二乘与拓展卡尔曼滤波算法相结合的锂离子电池平均温度估计方法.最后,为了验证所提出方法的有效性,使用改进混合动力脉冲能力特性(IHPPC)测试工况获取电池在可变环境温度下的实验数据.结果表明:所提方法能够实时估计锂离子电池的平均温度.温度估计模型算法收敛后最大误差为1.8℃,平均误差仅为1℃.

光纤环中的Shupe效应及其补偿方法研究

本文研究了光纤环的时变温度场 ,在此基础上对 Shupe效应进行了定量分析 ,并且提出了通过模型修正以减小 Shupe效应的补偿方法 .

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。