基于FSS热扰动的光纤识别技术研究

为解决通信光缆快速识别的问题,对光纤因受热致传感图像变化进行研究,提出一种基于光纤散斑图传感器(fiber specklegram sensor,FSS)热扰动的光纤识别技术,FSS具有体积小、成本低、计量性能好、可以配置不同的监测系统等特点,通过热扰动计算及有限元方法,分析并处理光纤散斑图像,能够有效提供温度变化所导致的光纤散斑图像变化数据,提升识别目标纤芯的准确度,以期为相关人员提供参考。

热扰动后土体回冻能力的影响因素分析

冻土区桩基施工会对土体产生热扰动,融化后的土体回冻时间较长,很大程度降低了桩基的早期承载力。为提高桩体早期热稳定性,往往针对整桩采用单一的回冻措施,缺乏对桩周土体回冻速度差异的考虑,人工干预措施常存在施工不便和成本较高的问题。为解决上述问题,选取了根河至牙克石公路沿线5个钻孔进行地温测试,并分析了土体粒径、含冰率、冻结深度等因素对热扰动后土体回冻能力的影响。试验结果表明,土体粒径相似的情况下,体积含冰率越低,热扰动后的土体回冻速度越快。对于粗颗粒土中的冻结冰,影响回冻速度的主要因素是冻结深度,随着深度的增大,回冻速度先加快后减慢,并在冻结深度的中下部达到回冻速度最大值。细颗粒土的回冻速度也表现出随深度增大而加快的关系,但是明显小于粗颗粒土。地下纯冰层的回冻速度与冻结深度几乎没有关系。在冻结深度相同的情况下,热扰动后的土体回冻速度由快到慢依次为:低含冰率凝灰岩、低含冰率砾石、高含冰率凝灰岩、高含冰率黏土、纯冰层。另外,各测点土体回冻速度最慢的地方均位于冻融界线位置附近。根据本次试验分析,为加快热扰动后桩周土体的回冻,需重点考虑冻融界线深度处及冻结冰含量高的细粒土回冻较慢的问题,在桩基深度范围内采取差异化的人工干预措施,缩短冻土桩基的整体回冻时间,以提高桩基早期强度并降低经济成本。

航空发动机防喘控制系统设计和热扰动参数研究

提出了航空发动机防喘控制系统设计和研制方法,分析了当战斗机发射导弹时热扰动参数对发动机的影响。通过试验和数据分析,得出了发动机防喘控制系统的有效性评价准则,而某型发动机防喘控制系统的研制和飞行试验证明了该有效性评价准则的正确性。

热扰动条件下投影物镜温度响应的高精度建模

针对投影物镜温度控制系统具有多重扰、多时滞和时间常数较大等问题,搭建了投影物镜温控实验平台;研究了实验平台的结构、激励信号设计、数据预处理方法和建模算法,建立了超高精度温度响应模型。首先,考虑光刻机对震动和洁净度的严格要求,设计了远距离串级水冷控制系统;进行了物镜温度的阶跃响应实验,采用两点法建立了物镜的温度响应传递函数(粗建模)。然后,根据获得的物镜阶跃响应传递函数,设计二位式伪随机辨识输入信号的参数,并采用分段线性化方法对输入输出数据进行预处理。最后,设计迭代最小二乘算法,辨识得到物镜的ARMAX温度响应模型(精建模)。基于该模型的物镜温控实验结果表明:在环境温度波动幅值达0.6℃并加入3 W的热扰动条件下,物镜温度稳态误差控制在±0.001℃以内,满足光刻机对投影物镜的超高精度温度控制要求。

水下热扰动的光学成像失真问题研究

为了研究水下热扰动环境对光学成像的畸变、模糊等失真问题的影响,利用水下图像的灰度分布、结构相似性图像度量(SSIM)和归一化最大灰度梯度清晰度评价函数来评价目标图像在径向和轴向上的畸变和模糊等失真程度,得到水下热扰动对光学成像变化的规律。实验数据表明,随着成像系统与目标的轴向距离增加,图像的畸变和模糊程度越来越大。轴向距离L1=500mm时,对应图像的SSIM值优于0.7,归一化清晰度值优于0.8;轴向距离L3=1500mm时,对应图像的SSIM值低于0.2,归一化清晰度值不足0.6;此外,轴向距离L1时,成像在径向上,距离发热源越近,边缘漂移越大,即成像图像畸变越严重;最后,相同轴向和径向条件下,目标在不同时刻的图像SSIM和归一化清晰度值有优劣,该结论可为后续的水下图像复原提供参考。

热扰动下成像变形与复原研究

采用高速摄像仪进行了热扰动环境下空气折射率分布变化引起光学成像变形的实验研究,获得了光学成像变形的总体规律。根据获得规律,在VC++软件平台上利用统计计算和数字图像处理对图像进行复原和测量曲线的修正,提高图像成像质量和测量的精度。

导流型铝电解槽抗热扰动能力研究

本文以导流型铝电解槽为研究对象 ,借助于ANSYS有限元分析软件 ,利用经验证的 1/ 4槽电热模型 ,在优化的工艺条件下 ,对导流型铝电解槽的抗热扰动能力进行了评估 ,得到了该槽型将具有抵抗电流波动为 10 %、持续时间为3 0min的冷行程热扰动能力的结论。

混凝土工程对冻土质地基热扰动的研究

首次提出热扰动半径的概念 ,建立单层圆筒壁稳态传热模型 ,采用无穷极限积分和多次逼近等数学方法进行理论热工计算 ,推导出不同冻土种类下扰动半径与水泥标号、品种及最高掺量、混凝土中心温度、回冻时间之间的热学关系式。以此为指导经济合理的选择或确定水泥品种、标号及其混凝土配合比方案。确保在满足工程施工和质量设计要求下 ,混凝土不破坏周围冻土结构 。

热扰动冲击下的高温超导电缆失超恢复特性

高温超导(HTS)电缆在运行过程中,不可避免会遇到热扰动冲击,当热扰动能量足够大时会引起高温超导电缆的局部失超,并沿着电缆轴向传播。该文通过建立等效电路模型和一维传热模型,实现电场和温度场的耦合求解,得到高温超导电缆在热扰动冲击下的失超恢复特性,并考虑热流脉冲和液氮流速对电缆失超恢复过程的影响。结果表明:当热扰动能量低于临界恢复能量时,高温超导电缆在液氮冷却下逐渐恢复至超导态;否则,电缆的失超段将沿着轴向传播,导致电缆整体失超。随着努塞尔数的增大,临界恢复能量呈指数增大。电缆恢复时间与液氮流速呈幂律关系。该文计算结果对高温超导电缆的正常运行具有指导意义。

施工热扰动对管幕冻结止水帷幕影响研究

人工冻结、管幕施工工法虽已成功应用于工程实践,但将两者结合的"管幕冻结法"尚十分少见,针对施工热扰动(包括开挖施工、衬砌混凝土浇筑等)对冻结止水帷幕的影响尚未见相关研究。本文以港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道管幕冻结工程为依托,通过模型试验,对由于施工热扰动导致的冻结止水帷幕弱化作用进行了研究。根据研究结果,施工开挖、衬砌混凝土浇筑热扰动对冻结止水帷幕的影响有限。开挖热扰动的影响程度与开挖面裸露时间关系密切,加强冻结管可有效抑制混凝土水化热对冻土的影响。

热扰动对冻土区片块石路基热状态变化特性的影响研究

随着我国现阶段的公路建设里程不断增长,相较于常规平原地区,高寒冻土区公路建设过程要克服冻土路基带来的各类不良影响。针对热扰动对冻土区片块石路基带来的影响进行深入研究,在分析该区域高等级公路路基状态的过程中,采集片块石路基的温度状态、吸放热状态和冻融循环状态等方面数据,探讨了其热状态变化的整体规律。研究结果显示:片块石路基在冻土区有着很好的热稳定性作用,可实现主动冷却作用;片块石路基能通过加快温差空气间的流通速度,避免热扰动对路基温度产生过于明显的影响,从而减少热扰动所带来的各类路基病害;片块石路基正下方的最大融化深度正逐步提高;片块石路基的阴阳面存在吸放热不平衡的情况,阳面路肩吸放热量达到阴面路肩吸放热量的2.7倍,阳面坡脚吸放热量达到阴面坡脚吸放热量的2.3倍;随着片块石路基阴阳面吸放热不平衡的发展,其对应的阴面冻土升温速度小于阳面冻土,阴面冻土上限发展程度同样小于阳面冻土。

磁振子宏观效应以及热扰动场对反磁化的影响

热扰动导致的磁反转是越过能量势垒的不可逆反转,称为热助隧穿.本文研究Pr-Fe-B磁体热扰动导致的磁反转弛豫现象,反转磁矩与时间自然对数关系可表示为与能垒之间的关系,因此反磁化弛豫现象可用磁振子按能量的玻色统计分布率来解释,是磁振子宏观效应的体现.反磁化不可逆过程的临界尺寸为纳米级,与理论磁畴壁尺寸接近,证实热扰动反磁化经过磁畴壁形核去钉扎过程.在实空间反磁化耦合体积增大能减小磁振子隧穿的反磁化概率,热扰动场减小;热扰动后效场测量值与热扰动场计算值基本是一致的.温度升高,热扰动能量增大,由于耦合作用热扰动后效场有所减小,但热扰动后效场相对于矫顽力的作用增大.

热扰动对过冷熔体中二次枝晶生长影响的相场法模拟

用相场法模拟了过冷纯物质二次枝晶的生长过程,并定量地研究了过冷度、各向异性、热扰动振幅等参数对二次枝晶的影响.通过加入热扰动,相场法能更真实地模拟过冷熔体中二次枝晶的生长,计算得到的二次枝晶间距和幅值与由Wentzel_Kramers_Brillouin方法得到的结果符合较好.模拟结果表明,过冷度和各向异性对二次枝晶有较大影响.当过冷度增大时,二次枝晶间距随之减小;当各向异性增大时,二次枝晶间距随之增大,但二次枝晶幅值则随之减小.热扰动振幅主要影响二次枝晶幅值,而对二次枝晶间距影响较弱.

水化热对冻土地区桩基热影响分析

针对冻土区灌注桩基础施工会给冻土引进一定的热量,破坏冻土的稳定冻结状态问题,研究水化热对桩基沿径向温度变化规律及影响桩周冻土温度场的时间。基于桩和冻土的三维非稳态温度场控制方程,并考虑边界条件和冻融相变过程,建立了桩基非稳态温度场控制方程。对桩周温度场的热影响分析表明,浇筑混凝土后水化热在第5 d达到最大,水化热对桩长范围内桩侧土体径向温度变化的影响程度大于桩底面以下土体径向受水化热影响程度,水化热对桩周围土体有较大的影响而且时间长。得出的一些结论可为冻土区桩基设计施工提供参考。

桩基施工对冻土地区桩基热影响分析

针对多年冻土地区灌注桩施工桩周温度场的热影响问题,研究水化热对桩基沿径向温度变化规律及影响半径问题。基于非稳态温度场控制方程,分别建立了桩和冻土的三维非稳态温度场控制方程,并考虑边界条件和冻融相变过程,最终建立了桩基非稳态温度场的有限元计算模型。运用该模型对实际工程中灌注桩基产生的水化热对桩周温度场的热影响问题进行分析,得出浇筑混凝土后,不同深度处随龄期增加沿径向桩基温度变化规律及水化热引起较大热扰动半径约为6倍桩径,水化热对桩周围土体有较大的影响而且时间长,应采取措施减小混凝土水化热,从而达到减小冻土区桩基热影响问题。

碰撞带热结构与碰撞成矿系统

造山带热结构对大陆碰撞带的形态大小、构造式样、岩浆活动和变质作用具有重要控制作用。然而,热结构对碰撞成矿作用的控制还不清楚。本文概述比利牛斯、阿尔卑斯、加里东、扎格罗斯、青藏高原和华力西等全球主要碰撞带的热结构与成矿系统发育特征,对比各个造山带内不同矿床类型成矿温度变化,探讨热结构对碰撞成矿的控制作用。研究表明,碰撞带主要发育盆地流体有关的密西西比河谷型铅锌矿床、变质流体有关的造山型金矿床和岩浆热液有关矿床(斑岩铜矿床、云英岩型钨锡矿床和岩浆热液有关的铌钽锂铍矿床等)。其中,前两者在大多数碰撞带内均有发育,代表了大陆碰撞成矿作用的基本类型。这些矿床的成矿温度在热碰撞带比较高而在冷碰撞带则偏低。岩浆热液有关矿床一般只出现在比较热的碰撞带内,这些热碰撞带的温度压力条件有很大区域在湿固相线以内,热扰动能够造就地壳发生部分熔融形成含矿岩浆。

U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

在单根U型垂直埋管周围土壤传热模型的基础上建立管群的传热模型。通过MATLAB软件中的PDE工具箱求解U型垂直埋管管群周围非稳态温度场。通过对夏季制冷工况的模拟,确定一定条件下管群间的热干扰及其发生时间,定量预测热干扰的程度及其结果。通过对管群间热干扰的分析,提出解决方案,为U型垂直换热埋管的地下管群的设计提供参考依据。

金属自由电子比热的定量讨论

本文根据费米－狄拉克分布函数的性质，用动量空间费米球对金属自由电子比热进行了定量讨论．

利用ANSYS WORKBENCH模拟火山岩浆活动热扩散过程

火山喷发必然伴随着高温岩浆侵入体把热量从岩石圈深部携带到地壳浅层的过程,因而火山区往往也是地热资源富集区。火山岩浆侵入体热扩散过程的数值模拟不仅是火山区构造热演化研究的重要手段,而且也是火山区地热资源评估的重要方法。本文利用在工程热物理领域应用甚广、但在地热地球物理领域鲜有报道的有限元软件ANSYS WORKBENCH对火山活动岩浆冷却过程及其对围岩的热扰动过程进行了数值模拟。首先本文建立一系列简单的柱状模型,模拟了不同规模、不同顶板埋深的侵入体的热扩散过程,引入冷却指数α=(T_(侵入)-T)/(T_(侵入)-T_(稳态))×100%及干扰温差ΔT=T-T稳态分别来定量分析岩浆侵入体冷却过程及围岩受侵入体热扩散扰动程度。结果表明,半径为0.5km的柱状侵入体的冷却时间约为50ka左右,对围岩热扰动持续时间不到0.5Ma,最大横向热扰动范围约为3km。而半径1km的柱状侵入体的冷却时间约为200ka左右,对围岩温度场影响可持续1.4Ma,热扰动范围可至7km。顶板埋深越大,侵入体对围岩热扰动的持续时间越短。在上述模拟实验的基础上,本文结合最新的相关研究成果,模拟计算了上地壳岩浆房和上中地壳岩浆房两种情景下长白山天池火山千年大喷发对于温度场的可能影响。结果表明,无论其岩浆房位于上地壳或中地壳上部,千年大喷发对于围岩的热扰动目前还局限于500m左右的范围内,这可能是区内尚无大规模地热显示的原因。