基于组合指数式绝热温升的泄洪洞衬砌混凝土温度场仿真分析

针对目前常用的双由线式绝热温升与试验资料吻合得较好,但不便于数学运算,而组合指数式绝热温升既与试验资料吻合得较好,又便于数学运算,分别开发了双曲线式绝热温升和组合指数式绝热温升的水管冷却等效热传导法有限元仿真分析程序,结合西南某含有冷却水管的泄洪洞衬砌混凝土工程,将常用的双曲线绝热温升转化为组合指数式,然后进行温度场仿真分析对比.分析表明,两种方法仿真计算的典型时刻的代表节点温度和中间断面温度场的吻合情况均令人满意,但相对双曲线式绝热温升的水管冷却等效热传导法,组合指数式绝热温升的水管冷却等效热传导法公式简洁,便于程序实现,且计算速度快.     

基于多场耦合模型的粉煤灰混凝土水化特性的数值研究

基于混凝土水化反应的基本认识,采用热学-力学-化学耦合模型模拟混凝土的温度过程,并在有限元方法中实现了早龄期混凝土热-力耦合现象数值模拟。在有限元计算的参数研究中,采用适用于各向异性材料的均值化方法来估算混凝土的比热系数和导热系数。借助已有不同水胶比的粉煤灰混凝土试样的绝热温升实验数据,验证了水化模型的精确性并研究了粉煤灰混凝土的水化特性。结果表明,在不同的温度边界下,相较于等温条件,绝热条件下的混凝土水化度发展较快,相应的,其弹性模量增长也快。     

外掺MgO混凝土温度应力的主要影响因素

1　外掺ＭｇＯ混凝土温度应力的主要影响因素( 1)混凝土浇筑温度及混凝土绝热温升。大体积混凝土由于水化热的作用 ,混凝土浇筑时温度升高 ,混凝土的最高温度 ,在很大程度上取决于混凝土的浇筑温度 ,传统的温控方法是在混凝土拌和前 ,采取预冷措施降低一种或几种混凝土组成材料温度 ,并埋设冷水管降低浇筑温度 ,但通常需要大量冷却费用 ,且施工复杂 ,限制了混凝土浇筑速度。水泥水化热引起的绝热温升 ,和单位体积混凝土中水泥品种及用量 ,混合材料品种及用量 ,水灰比和浇筑温度等有关 ,并随混凝土的龄期按指数关系增长。混凝土绝热温过程线 …     

基于B样条小波有限元的混凝土温度场仿真分析

提出了一种计算混凝土结构瞬态温度场的新方法。利用B样条小波的尺度函数代替多项式函数作为插值基函数,构造了二维及三维小波单元,建立了基于B样条小波的混凝土有限元计算模型。该模型详细讨论了混凝土热传导方程的小波有限元解法,推导了小波系数空间到物理空间的转换矩阵,给出了求解域的小波有限元列式。理论分析和数值计算结果表明,B样条小波有限元法是有效的,具有较高的计算精度和求解速度。     

有压泄洪洞衬砌混凝土热学参数反演分析

在大体积混凝土的温控研究中,绝热温升及水化热散发一半的时间是影响混凝土温度场结果的两个关键参数,有必要进行施工反演分析,验证前期取值的合理性,提高仿真分析的精度,进而指导温控研究,达到温控防裂的目的。利用ANSYS有限元软件,基于溪洛渡水电站泄洪洞有压段衬砌混凝土现场实测数据,对该衬砌用泵送C9040混凝土绝热温升和水化热散发一半的时间值进行反演分析,并利用反演分析成果,进行实际施工方案的复核。成果表明,有压洞衬砌混凝土温度场仿真计算值与现场实测数据相关系数较高,施工方案复核的计算中,温度应力结果与现场衬砌裂缝情况较为吻合,因而热学参数的反演分析成果合理。反演分析方法及结论可为类似地下工程衬砌混凝土温控防裂研究提供相应参考。     

投影寻踪法在混凝土热力学参数反演中的应用

针对大体积混凝土温度场计算中的混凝土热力学参数的合理确定问题,基于均匀设计理论以及混凝土温度场仿真计算理论,结合大尺度混凝土试件长时段温度监测试验,提出采用无假定建模的投影寻踪技术,对季节性冻土地区混凝土在不同覆盖条件下表面放热系数、绝热温升、温升速率等热力学参数进行反演分析。结果表明:反演分析所得混凝土热力学参数具有较高的精度,能真实反映混凝土的热力学性能,采用试验与反演分析相结合的方法,既经济、简单,又能获得多个温控参数,具有一定的工程应用推广价值。     

基于基础容许温差的高寒地区大体积混凝土温控措施研究

高寒地区在高温季节太阳辐射强，环境气温较高且昼夜温差大，对大体积混凝土的温控防裂极为不利。规范规定的基础容许温差是温控防裂设计中的一个重要的参考指标。鉴于此，本文依托西藏某实际工程，建立了三维有限元仿真模型，采用组合指数式水管冷却等效热传导法进行混凝土温度场仿真计算，基于基础容许温差对高寒地区高温季节温控措施进行分析。结果表明，即使是在高寒地区高温季节进行大体积混凝土施工时，混凝土受外界环境气温、太阳辐射和内部水化热影响依然很大，也需要采用骨料预冷和通水冷却等温控措施。     

白鹤滩泄洪洞进水口段衬砌混凝土温控方案优选

白鹤滩水电站泄洪洞结构尺寸大,过水流速高,进水口段衬砌混凝土的温控防裂问题尤为重要。采用三维有限单元法对泄洪洞进水口段边墙衬砌混凝土夏季施工过程进行模拟,首先基于实际施工监测成果反演分析混凝土的绝热温升,进而开展多种温控方案的有限元仿真计算,在温度场、应力场和抗裂安全系数综合分析的基础上,推荐温控方案,在进水口段衬砌混凝土浇筑中应用。现场温控实施效果表明,混凝土最高温度得到了有效控制,未出现温度裂缝,实现了温控防裂目标。     

过渡湾水电站混凝土配合比设计及性能试验

过渡湾水电站根据大坝各部位对混凝土性能的不同设计要求，将大坝划分为６个区，分别对各区混凝土进行配合比设计及性能试验。为了充分利用当地材料资源，对当地水泥、磷渣掺合料。纸浆废液及砂石骨料等材料进行了品质鉴定。通过大量的混凝土性能试验，选择出满足大坝６个部位设计要求的合理混凝土配合比。在混凝土配合比设计中，对磷渣的掺量、大坝内部混凝土的绝热温升及纸浆废液的利用等进行了试验分析。     

溪洛渡水电站导流洞边墙衬砌混凝

为探明导流洞边墙衬砌混凝土出现裂缝的原因，研究进一步采取综合温控措施防裂的有效性和合理性，采用三维有限元法模拟施工过程与温控措施进行仿真计算，用等效热传导方程，将水管冷却的降温作用视为混凝土的吸热，按负水化热处理，在平均意义上考虑水管的冷却效果。通过多方案的综合分析研究，分析边墙衬砌混凝土开浇后开始通水冷却通水时间的长短对水管冷却的效果。根据特定断面的表面点在不同时间的温度应力值，进一步了解溪洛渡导流隧洞边墙衬砌混凝土这一特定工程的温度应力情况，以提供今后隧洞工程衬砌混凝土施工参考采用。因此，对于隧洞衬砌结构施工期的前期温变效应进行仿真分析有着重大的工程意义。     

溪洛渡水电站无压泄洪洞衬砌混凝土秋季施工温控方案优选

为研究溪洛渡水电站无压泄洪洞秋季施工的温控防裂问题,运用三维有限元法模拟施工过程与温控措施,通过改变混凝土表面的热对流系数来模拟洒水、流水养护的影响,采用直接法模拟冷却水管的作用。运用ANSYS软件对1.0m厚衬砌混凝土秋季施工的5种工况,包括基本工况、基本工况加洒水养护、恒温流水养护、加洒水及恒温流水养护、无通水冷却,进行了仿真计算。通过比较相应工况中特定断面的表面点在不同时间的温度应力值和抗裂安全系数,得出结论:洒水能够有效降低拉应力;常温流水会加大内表温差;通水冷却有效降低最高温度,但应力改善效果不明显。秋季浇筑混凝土,早期宜洒水和通水冷却,后期恒温流水养护,这样能够有效避免温度裂缝的产生。     

水管冷却问题的等效算法及其应用

在碾压混凝土坝冷却水管模拟计算理论的分析基础上，提出适合于运用大型Ansys结构程序对高碾压混凝土坝进行仿真分析的水管冷却等效算法。通过应用于金安桥碾压混凝土坝的温度场仿真计算分析，在为设计提供了重要参考依据的同时，验证了该算法的合理性和实用性。     

清远枢纽二线船闸混凝土通水冷却智能控制

水管通水冷却是大体积混凝土温度控制最常采取的施工温控措施之一,人工操作劳动强度大,成本高。针对船闸结构混凝土温控特点,依据有关规范和借鉴地下水工衬砌混凝土通水冷却智能控制经验,确定了结构混凝土通水冷却智能控制3个参数(通水时间、冷却水温和温降速率),提出了内部温度曲线控制目标和智能控制技术方法,并配套研制了智能化控制设备,在清远二线船闸上闸首底板实践应用。试验结果证明闸首底板混凝土内部最高温度、温降速率全部控制在允许值范围内,全面验证了“温升阶段全时通水降低最高温度、温降阶段间歇性通水控制流量和温降速率”以及终止通水冷却时间控制等技术方法的科学性、适用性,且该智能控制设备操作简便、性能可靠。     

热带高温地区碾压混凝土重力坝温控措施

为了研究在高温环境下浇筑大坝混凝土时,控制浇筑温度和通冷却水等常用温控措施的效果、探索适用于高温施工环境的温控措施,利用有限元法对某一位于热带高温地区的碾压混凝土重力坝进行了施工期和运行期的全过程温度场和温度应力场仿真计算,对比分析了不同冷却水水温和浇筑温度下的坝体温度场和温度应力场.计算结果表明,坝体温度应力受浇筑温度和冷却水水温影响较大,将坝体基础约束区的浇筑温度从25℃降低到23℃、冷却水水温从20℃降低到15℃时,坝体最高温度从36.9℃降低到了34.6℃、最大温度应力从1.64MPa降低到了1.40MPa,此结果满足该大坝温控防裂要求.由此可见,在高温地区建混凝土坝时,在相对较高的浇筑温度和冷却水水温的施工条件下,坝体的温度和温度应力可得到有效控制.研究成果对简化温控措施、缩短工期、减少投资有重要参考意义.     

混凝土拱坝施工期温度场研究

全过程仿真模拟大坝混凝土具体的施工浇筑、立模拆模、养护、环境气候变化、人工降温保温措施、施工渡汛过程、横缝灌浆、水库蓄水过程以及混凝土材料热学力学性质随时间变化等，采用三维有限元法计算分析了大坝施工期的非稳定温度场，得出了高拱坝施工期温度场的特点及变化规律，为实际工程设计提供了参考。     

熔盐泵轴承润滑冷却系统稳态热计算与分析

影响熔盐泵轴承润滑冷却系统温升的因素,主要来自轴承自身的摩擦发热和高温熔盐介质传入的热流量.通过节点热流网络法建立了轴承润滑冷却系统的热平衡方程组,通过计算轴承的摩擦生成热以及润滑冷却系统的导热热阻和传热量,获得了轴承温度与泵转速、熔盐介质温度、润滑油流量以及进油温度之间的变化规律：泵的转速以及熔盐介质温度对轴承温升影响较大,泵转速越高,轴承的发热量越严重,当泵转速从500 r/min升高到1 500 r/min,可使轴承温度升高20℃左右;当熔盐介质温度低于400℃时,对润滑系统的影响不大,当熔盐介质温度超过550℃时,轴承温度迅速升高,必须采取强制冷却措施;将润滑油进油温度控制在40℃左右、流量控制在1.5~2.5 L/min范围内,可取得最佳的润滑冷却效果.     

中温高黏度介质双端面主密封热力特性分析

为研究中温高黏度介质双端面机械密封主密封的传热和变形规律以及冲洗液的压力和温度对其影响,从而为密封性能改进和冲洗液的高效控制提供依据.以乳液输送设备双端面机械密封(AR201)为研究对象,建立传热计算模型,采用有限元法分析主密封温度场,研究了密封环温度和变形量随冲洗液压力和温度的变化规律.研究表明:密封环端面的最高温处于动静环接触面靠近密封腔位置处,在冲洗液的作用下,动静环内径侧温度明显低于外径侧,动静环温度自接触面开始沿轴向至环外侧逐渐降低;端面最高温度和最大变形量随冲洗液温度和压力的升高而增大,最大变形量的大小和随冲洗液参数变化的波动幅度与密封材料有关;合理选择冲洗液压力和温度是有效改善主密封性能的措施,对于AR201机械密封,将冲洗液压力控制在0.80~0.85 MPa和较低的温度能减少端面磨损现象.     

屏蔽泵冷却循环回路的热流耦合

为了研究屏蔽泵冷却循环回路与泵内部温升关系,模拟计算了屏蔽电动机内部温度场与压力场的分布以及冷却循环回路中的温升,分析了冷却液与电动机定转子之间的对流换热信息.以冲压成型屏蔽泵实型样机为研究对象,利用工程仿真软件CFD,对屏蔽泵叶轮前后腔体、冷却循环回路等全流场进行热流耦合数值分析.结果表明:屏蔽套间隙内的温升在不同流量工况下温度变化较小,最大温差为0.97 ℃;额定流量工况下,轴孔径的大小对屏蔽电动机的温升影响较小.随着轴孔径的逐渐增大,电动机内的最大温度逐渐减小;在额定流量工况下,由屏蔽泵数值与理论计算两种情况的循环流量与轴孔径的关系可以得出:数值计算与理论计算两者的结果基本一致,研究结果为屏蔽泵冷却循环回路的设计提供理论依据.