碾压混凝土重力坝稳定温度场数值仿真研究

为分析水库水温及碾压混凝土重力坝稳定温度场的分布规律,基于描述水温的一维控制方程及稳定温度场的拉普拉斯方程,运用非线性有限元软件数值计算水库水温随水深及时间的变化过程、碾压混凝土重力坝运行期稳定温度场的分布。数值仿真结果表明:水库水温1月份最低、7月份最高且随水深的增加而降低,碾压混凝土重力坝稳定温度场的分布符合一般规律。该数值分析方法对类似工程的温控分析具有参考意义。

主镜稳定温度场特性分析

论述了主镜热设计及热分析的重要性，并分析了在温度场作用下主镜的变形及其对光学系统成像质量的影响。对材料分别为Ｋ９和熔石英的主镜在径向稳定温度场的作用下的面形变形作了详细的分析、计算，发现相同结构的主镜，其镜面不仅变形与主镜的线胀系数和其他材料、结构特性参数有关，而且与温度梯度的大小和方向均有密切的联系。

稳定温度场下层状路面体系的解析层元解

从热弹性力学平面应变问题的控制方程出发,利用Fourier变换及Laplace变换推导其解析解,进而得出稳定温度场下平面应变问题的精确刚度矩阵,即解析层元;根据边界条件和层间连续条件对各层元进行组装,得到总刚度矩阵;求解总刚度矩阵方程,得到积分变换域内的解;应用Laplace-Fourier逆变换技术,得到物理域内的解.编制相应的计算程序进行验证及分析,结果表明,该解答与有限元软件模拟结果吻合,分层特性对层状路面体系温度应力和竖向位移量影响显著.

应用无单元伽辽金法计算大坝稳定温度场

基于无单元伽辽金法基本理论,推导了稳态热传导问题的基本积分方程,并介绍了其离散形式中,包含刚度矩阵在内的各个系数矩阵和荷载向量的主要形成过程.采用VC++语言编制了二维无单元法计算稳态热传导问题的计算程序并通过典型算例验证了程序的正确性.应用该法分别计算了典型重力坝和拱坝的稳定温度场,并与有限元法计算结果对比,结果表明无单元法具有较好的精度.该法的计算理论和编程思路对采用无单元法研究温度场具有重要指导作用.

利用稳定温度场探测堤坝面状集中渗漏

分析了水利工程易发生集中渗漏的部位和渗漏通道的主要形式。把稳定温度场探测面状集中渗漏分为正分析和反分析两部分。通过对集中渗漏土体的简化和假设,提出一维和二维热传导探漏模型。利用优化或回归的方法建立了实现温度探漏的反问题模型。为了验证模型的正确性,选取一维模型进行了数值实验,结果表明:勘探数据的分布对探测结果会产生影响;利用稳定温度场探测集中渗漏是有效的。

混凝土坝渗流场与稳定温度场耦合分析的数学模型

混凝土坝中的渗透水流通过参与热量传递与交换而影响坝体温度场的分布 ,坝体温度场又影响渗透水流及混凝土的渗透系数。本文从理论上分析了混凝土坝渗流场与稳定温度场相互影响、相互作用的机理 ,提出了混凝土坝渗流场与稳定温度场耦合分析的连续介质数学模型 ,讨论了该数学模型的有限元求解方法 。

非稳定温度场的三维p型有限元方法研究

非稳定温度场的边界往往是温度梯度较大的区域,需要划分较密的网格。但在三维温度应力的计算中太密的网格往往使得计算成本很高。将p型阶谱有限元方法引入温度场的计算,则可以开拓一条解决这类问题的有效途径。研究了p型有限元中的温度边界条件和初值,编制了有关程序,对同一个算例,采用不同网格密度的常规有限元法和p型有限元法进行了温度场计算分析和对比。研究结果表明,用p型有限元进行非稳定温度场计算,在网格稀疏的条件下能够达到较高的精度。

稳定温度场下建筑初模热切割可实现技术研究

详细叙述了多轴控制的建筑初模型面热切割机的研发过程。采用MACH3数控软件控制切割机三维运动,采用一种恒温控制系统实现稳定温度场下热丝与泡沫体表面接触。该系统能够按设定加热目标温度,完全由硬件电路实现对接触区域温度的实时测量与控制,改变了热切割泡沫的单一方式,增加了泡沫体型面切割功能;同时减小了切割丝热变形现象,扩展了泡沫产品的成形种类。该切割机在实际建筑初模热切割中的应用效果很好。

裂隙岩体不稳定温度场的复合单元算法研究

基于复合单元法,结合三维热传导-对流方程和"充填模型",提出了裂隙岩体不稳定温度场的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,计算网格生成时无需考虑裂隙的存在,网格剖分不受限制,随后利用复合单元前处理程序,依据裂隙的位置和方位将其自动离散在单元内。对常规热传导-对流方程进行自伴随性调整,应用变分原理,推导出裂隙岩体不稳定温度场的复合单元算法,该算法可分别计算出岩块子单元和裂隙的温度值,且可真实反映裂隙中水流与相邻岩块间的热能量交换规律。将复合单元数值模型计算的不稳定温度场结果与相应的实测数据进行对比分析可知,数值计算结果与实测数据基本一致,验证了裂隙岩体不稳定温度场复合单元算法的可靠性与有效性。算例分析表明,裂隙中水流与相邻岩块间有明显的热传导和热对流作用。

碾压混凝土坝非稳定温度场、温度应力及其温度控制

针对辽宁省九五重点工程某水库碾压混凝土坝的整体规划与设计要求，有关设计与施工部门一起，提出了九个有关大坝施工和温度控制方案．本文针对各个方案的大坝升层填筑方式，坝址气温变化条件，混凝土各种时变特性（强度特性、蠕变特性、自生体积变形、添加剂氧化镁自身体积变形，弹性模量等），提出了较为复杂的计算模型，并采用有限单元法对大坝进行了非稳定温度场，温度应力，总应力的计算，研究了各种大坝温度控制方案优越点，提出最佳方案．经工程会议鉴定，计算成果正确，计算精度较高，为相关设计、施工单位采纳为施工招标，设计与施工的依据之一．

丰满重建工程坝体稳定温度场计算与实测对比

丰满水电站大坝全面治理(重建)工程是对松花江干流上原丰满大坝进行重建,重建工程为碾压混凝土重力坝,最大坝高94.50 m,坝体体型与丰满老坝较为接近。由于工程地处东北严寒地区,气候条件恶劣,坝体体型大,混凝土的温控防裂难度较大。稳定温度场是确定坝体混凝土温控标准和温控措施的基础,本文通过有限元仿真计算确定新建坝体的稳定温度场,并与老坝坝体实测温度进行了对比,说明新建坝体稳定温度场的计算结果与老坝实测温度结果基本一致,可以作为确定坝体混凝土温控标准和温控措施的依据。

用边界单元法解二维非稳定温度场

采用加权余量法，通过严格和详细的数学推导转化工作，建立了各向同性体二维非稳定温度场的积分方程、边界积分方程及其离散型方程．并将偏微分方程问题转化为一个常系数的常微分方程问题．为便于计算，对其中出现的域积分进行了有效的向边界积分的转化处理工作，给出了便于编程的计算格式和几种可供选用的坐标函数．

用于抽水蓄能电站大坝不稳定温度场仿真的水平分区异步长解法

对于抽水蓄能电站(PSPS)的拦河大坝上游迎水面,由于水库水位周期性升降变化,会出现与水、气等不同介质接触的交替变化现象.将具有这种现象的迎水坝面边界称之为特殊边界.这种交替变化的边界条件对特殊边界表面及其影响范围内的温度场分布将产生较大的影响,在温度仿真分析中不能忽略.提出了考虑特殊边界影响的抽水蓄能电站大坝不稳定温度场水平分区异步长解法,在分析特殊边界特征的基础上,对水平分区异步长解法的基本原理进行了推导,并提出了等效放热系数的概念,从平均意义上近似考虑表面混凝土与不同介质接触时放热系数处于变化的问题,给出了水平分区界限的位置范围.将该解法用于呼和浩特PSPS下水库拦河坝的不稳定温度场的仿真分析中.结果表明,提出的方法是有效和省时的,并为计算更为复杂耗时的温度应力场提供了可能.最后,对严寒地区特殊边界处可能出现的结冰与解冻问题进行了初步探讨.

含有绝热裂缝的有限自由板在稳定温度场作用下的断裂分析

本文用复变保角变换法和迭加原理求解了含Griffith裂缝的矩形板,在稳定温度场作用下的热断裂问题,给出了矩形板热断裂应力场的算例。

用边界单元法解三维非稳定温度场

采用与时间无关的基本解和分离变量法,通过严格和详细的数学推导转化工作,建立各向同性体三维非稳定温度场的积分方程、边界积分方程及其离散型方程.并将偏微分方程问题转化为一个常系数的常微分方程问题,把复杂的域积分有效地转化为边界积分,给出便于编程的计算格式.

大体积混凝土稳定温度场的蒙特卡罗解

利用一种求偏微分方程的新方法———蒙特卡罗算法通过不规则网格随机游动来求解大体积混凝土稳定温度场。应用这种方法可以在不分解总刚矩阵的情况下,求解各单个结点上的温度值,并可以通过随机抽样次数来控制精度。文中给出了相应的随机游动模型,并通过实例计算加以验证。计算表明,蒙特卡罗法的结果同其它方法结果吻合很好,新方法是可行的。

大体积混凝土不稳定温度场的蒙特卡罗解

利用求偏微分方程的蒙特卡罗算法,通过在时空域中不规则网格随机游动来求解大体积混凝土不稳定温度场。应用这种方法可以在不分解总刚矩阵的情况下,独立的求解各时间段中单个结点的温度值。相对通常使用的有限单元法,计算更加灵活并不存在时段累积误差,对环境温度波动的模拟也更加方便。给出了相应的随机游动模型及其证明,并通过实例计算加以验证。

考虑渗流场影响的大坝非稳定温度场

为了分析大坝温度场受渗流场影响的变化情况,根据热传导理论和渗流理论给出了受渗流场影响的非稳定温度场的控制方程,然后应用伽辽金法导出这一问题的有限元公式,最后给出了考虑渗流影响的大坝非稳定温度场的计算实例.计算结果表明:外界温度变化及渗流场对大坝温度场影响是不应忽视的;渗流场的存在改变了温度场的空间分布;在1月份气温低水温高时,渗流的影响将会使坝体温度偏高;在8月份气温高水温低时,渗流的影响将会使坝体温度偏低;渗流的影响将使温度的变化幅值减小.

蒙特卡罗法求大体积混凝土不稳定温度场的完整解

利用蒙特卡罗法,通过在时空域中不规则网格随机游动来求解大体积混凝土不稳定温度场。应用这种方法可以在不分解总刚矩阵的情况下,独立地求解任意时间段中单个结点的温度值。给出了有水化热影响和多边值条件共同作用下大体积混凝土不稳定温度场的蒙特卡罗法,并引入松弛系数s调整到初、边值的游动概率来提高精度,通过计算实例显示该方法是正确可行的。

某拱坝稳定温度场及准稳定温度场分析

以贵州黔中地区某混凝土拱坝作为工程实例,对拱坝稳定温度场和准稳定温度场分布规律进行分析,结果表明:拱坝内部中心点稳定温度自坝底至坝顶由11.5℃逐渐升高至14.8℃;运行期随季节气温变化,拱坝自坝体表面向坝体内部温度变化幅度逐渐减小,靠近坝底内部温度年变幅最小为1.5℃,1/2坝高部位拱坝内部温度年变幅最小为3.2℃。运行期拱坝内部尤其是拱坝中、下部内部温度在秋、冬季出现全年最高温度。研究成果可为该地区拱坝制定温控防裂措施,确定封拱温度等提供有益的参考。