基于虚拟热源法的飞机电热风挡传热数值仿真

为解决弧面外形的飞机电热风挡传热数值仿真过程中因薄膜热源对应的网格厚度过小易于导致的网格负体积、非物理解等问题,基于电热风挡薄膜热源厚度范围(10^(-9)~10^(-7)m)较其相邻多层介质厚度较小这一事实,结合傅里叶传热理论分析,构建了一种针对飞机电热风挡传热数值仿真薄膜热源处理的虚拟热源法。该方法通过设定薄膜热源虚拟物性参数弱化薄膜热源实际厚度对其相应仿真网格厚度的约束,从而实现薄膜热源厚度与其对应网格厚度的解耦。利用该方法对2种不同薄膜热源网格厚度的电热风挡模型进行了非稳态传热数值仿真,并将仿真结果与按实际薄膜热源厚度设定网格厚度及物性参数的电热风挡模型仿真结果进行对比发现,虚拟热源法求解的仿真结果与按常规设置求解的仿真结果在温度和时间两个维度上均吻合。因此,在求解类似电热风挡这种具有薄膜内热源的非稳态传热问题时,可在构建网格模型时按需设定薄膜热源网格厚度,并在求解时采用虚拟热源法,以避免网格负体积或非物理解问题的发生。

虚拟热源法研究坝基裂隙岩体渗漏通道

利用虚拟热源法研究坝基裂隙岩体中存在的集中渗漏通道。水库底部通常为低温水,而基岩温度随着深度的增加而升高,坝后温度异常区域可能存在库水渗漏。渗漏水与周围地层将进行热量的交换。低温的渗漏水从地层中吸收热量,而地层则释放出热量,根据能量守恒原理,这两个热量是相等的。将集中渗漏通道看作是一个虚拟线热源,通道以外地层温度的分布仅与渗漏带最外层的温度有关,与渗漏通道内部的温度分布无关,渗漏通道内部的温度是由水流带来的,其外部的温度是靠热传导进行。根据热传导及能量守恒理论,可以推导出温度在地层中的分布趋势,通过温度分布曲线可以确定渗漏范围,建立堤坝渗漏量的虚拟热源法模型;同时,对具体工程实例进行了定量计算。

基于虚拟热源法的热力管道散热量研究

热力管道在输送供热介质时,管道的散热量会直接影响供热介质的能量品质,造成热源的浪费。基于虚拟热源法,得出了热力管道稳态时的散热量与管道直径、保温条件、土壤导热系数及埋深有关,在管道施工阶段散热量只是埋深的单一函数关系。利用有限元原理对构建的模型进行了数值计算。结果表明:埋深对管道散热量有显著的影响,计算机数值方法计算的散热量比解析解计算的散热量大约4.5%。

利用孔中温度场分布确定堤坝渗透流速的热源法模型研究

地下水温度场是研究地下水运动的一种良好的天然示踪剂。库水或河水发生集中的强渗漏时,由于库水、河水与地下水之间的温度差异,渗漏水必将对周围地层温度产生影响。本文对这种由于热源运动而产生的影响进行研究,将渗漏通道看作是一个线热源,利用虚拟热源法推导出了地层中过余温度公式,提出了一个利用孔中温度分布研究堤坝渗漏的简化模型。利用该模型可以计算出堤坝渗透流速,为工程加固提供科学依据。

天然示踪法在贮灰场土坝渗漏探测中的应用

简述天然示踪法的概念、地下水温度场和电导场分布特征、热源法原理及电导渗漏测试原理.分析某贮灰场土坝垂向和水平温度分布特征、电导水平分布特征,并利用渗漏探测虚拟热源法模型,计算出该土坝的集中渗漏通道的空间位置、展布特点、范围大小和渗漏强度,为堤坝渗漏治理提供科学依据.

坝基双集中渗漏通道传热模型及流速反演研究

堤坝集中渗漏通道可虚拟为持续线热源,通过线热源函数建立传热模型进行渗漏定量计算。针对现有线热源模型的一些局限,考虑在以下2个方面进行改进:1)线热源为有限长;2)热源强度是沿程变化的。而且实际地质条件下常有双通道或多通道渗漏的状况,此时现有的单通道传热模型已不适用。在此基础上应用虚拟热源法叠加原理建立了在半无限大介质中有限长双渗漏通道的传热模型,推导出其解析解,并提出了基于此模型对流速进行反演的系统方法。由此设计了一套室内实验系统对双集中渗漏通道传热模型在不同工况下的温度场进行模拟,并将理论计算值与实验实测值进行比较。结果表明,所建立的传热模型和所提出的流速反演方法是可行的。

三维热弹性力学问题的混合边界元法

本本文给出了三维无限大域内点热源作用下的位移、应力场基本解。采用基于虚拟热源法的间接边界元法和直接边界元法的混合边界元法求解三维有限域热弹性力学问题，有效地避免了热弹性力学问题中域内积分的处理。数值计算表明混合边界元法求热弹性力学问题具有简单方便、精度较高的优点。

碳/芳纶纤维混凝土梁热性能分析的边界元法

用边界元法分析了碳 /芳纶纤维增强混凝土双T形桥梁的温度场及热传导状况 .以二维无限域内单位强度点热源作用的温度场为基本解 ,用虚拟热源法求解梁结构在温度荷载下的稳态温度场 .由于边界元法的数值离散特性 ,应用二次非协调单元简便可行地解决了数值计算中的角域问题和边界点法向取值不确定问题 .算例表明本文方法具有较高的精度 .

空气源热泵水箱温度的解析解及其实验验证

针对双螺旋或多螺旋换热器的非稳态传热问题,提出一种获得换热器水箱温度分布的解析解模型。该模型将水箱传热问题简化为基于线圈模型的有限大空间内的二维绝热边界传热问题。采用虚拟热源法和热源温度场叠加法,推导出有限长线圈热源在有限大绝热空间内进行非稳态导热的水箱温度场解析解表达通式。以直热式空气源热泵热水器为例,在不同环境温度条件下,对蓄热水箱的非稳态温度场进行实验测量,实验结果与理论解析解模型获得的计算结果一致,从而验证解析解模型的可靠性和准确性。该文提出的螺旋换热器水箱导热解析解模型为研究该问题提供一种快捷而有效的分析方法。

堤坝管涌渗漏有限长线热源模拟与试验

堤坝管涌水渗漏改变渗径周围岩土体的原始温度场分布,由此将管涌通道虚拟为一个有限长线热源,引入热传导理论中的热源函数描述这种温度响应,通过虚拟热源法与映像法建立管涌水传热模型。由于渗漏水流速、水温决定了线热源的发热率,据此可以依据实测温度数据、地层介质热物性参数以及测量点空间位置,确定出发热率并反推求出渗漏流速。通过室内试验,在不同工况下模拟渗漏水对岩土介质温度场的影响,模型计算值与试验设定值吻合较好。

三维热传导问题的间接边界元法

以三维无限域内单位强度点热源作用的温度场为基本解，用二维虚拟热源法求解三维热传导问题的稳态温度场。由于间接边界元方法的数值离散特性，应用二次非协调单元简便可行地解决了数值计算中的角域问题和边界点法向取值不确定问题。对于含ｒ－１的奇异积分取其柯西主值积分，含ｒ－２的奇异积分由间接方法求得。算例表明此方法有很高的精度。为碾压混凝土拱坝仿真计算提供了有力工具。

直埋热力管道保温厚度的影响因素及规律分析

利用虚拟热源法和经济厚度限定法,以管道DN1200为研究对象,构建直埋热力管道保温厚度计算模型,汇集保温厚度的影响因素并进行分析,提炼影响规律。研究发现,随着土壤导热系数的增大,保温厚度逐渐减小;土壤表面放热系数对保温厚度影响不大;随着地表温度的升高和覆土深度的加深,保温厚度逐渐增大。据此,提出工程上计算直埋热力管道保温厚度的建议:慎重选取土壤导热系数、管道覆土深度以及土壤表面温度等参数。