冻土区埋地输油管道温度场数值模拟研究

冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻害破坏.研究埋地输油管道发生冻害及采取科学有效的方法防止冻害,首先应预测埋地输油管道周围冻土冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系.叙述了国内外学者在冻土温度场与水分场耦合作用这一问题的研究成果和埋地输油管道周围温度场的研究成果,提出了数值模拟埋地输油管道周围冻土温度场的几点建议.     

基于CFD的储粮装具设计及其仿真

粮食储藏直接关系着人们所食用粮食的质与量,先进的、适用的储藏技术能最大限度降低储藏期间的粮食损耗,而性能合理的粮仓则是优越储藏技术发挥作用的基础。我国粮食存储的主体是农户,但目前农户储粮在我国是最薄弱的环节,因此,研究适合农户使用的储粮装具就显得至关重要。本研究是在参考现有粮仓的基础上,设计了一种适合农户家用的储粮仓。通过CFD软件对不同温湿度条件下粮仓内部温度场和湿度场的模拟,对于在不同环境条件下的储粮安全性进行了分析。研究表明,在低温和中温条件下,该装具有较好的储粮效果,在极端高温或者高湿条件下,由于粮食的呼吸作用加强,容易导致粮食发生霉变和虫害,发生储粮损失。     

太阳辐射作用下冻结期衬砌渠道温度场分析

【目的】对季节性冻土区衬砌渠道在太阳辐射作用下的温度场进行数值模拟,分析太阳辐射对渠道温度分布的影响。【方法】利用Hottel太阳辐射模型,结合热传导理论和有限元分析方法,考虑渠道自身的遮蔽作用,对太阳辐射作用下的梯形衬砌渠道的温度场进行计算。【结果】提出了梯形渠道太阳辐射的计算方法;衬砌渠道表面太阳辐射的日变化表现为早晚最小、中午最大;渠道阴、阳坡接受到的太阳辐射差异明显,阴坡太阳总辐射约为阳坡的20%;渠道表面温度的日变化趋势与大气温度相同,近似为正弦分布,其温度变幅小于大气温度变幅,变化滞后于太阳辐射约2.5h,阴、阳坡温度最大相差4℃左右,阳坡温度值与日间温度增加速率均大于阴坡。【结论】渠道温度变化与太阳辐射有密切关系,阴、阳坡接受到的太阳辐射量不同是渠道温度存在较大差异的原因,太阳辐射是渠道冻融循环的动力,在渠道冻胀研究中必须考虑太阳辐射的影响。     

基于正交试验土石坝热-流耦合模型参数的敏感性分析

【目的】研究热-流耦合模型参数的敏感性,减小运行期土石坝热-流耦合模型参数校正过程的工作量,为土石坝热-流耦合模型参数选取提供依据。【方法】采用正交试验法,以某水库土石坝为例,基于大坝热-流耦合模型,以坝体与坝基平均温度作为敏感性分析的主要指标,对大坝热-流耦合模型各参数的敏感性进行分析。【结果】渗透率和土体比热容对土石坝温度场影响较敏感,其极差值分别为0.124 5和0.086 2,其余参数的敏感性由强到弱依次为孔隙率(n)、饱和含水率(θs)、导热系数(λ)、残余含水率(θr)和土体密度(ρ),极差值分别为0.046 5,0.029 3,0.026 6,0.014 3和0.011 3,相对于渗透率和土体比热容,这5个参数对于温度场计算结果的影响较小。【结论】在对土石坝温度场进行校正时,应将模型中的渗透率和土体比热容作为重点参数。     

典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应

快速的城市化对城市气候要素产生了重要的影响,城市温度场、湿度场的分布格局和结构特征强烈的影响着城市生态系统的物流、能流,产生了一系列生态环境效应.应用城市气候流动观测、定点观测、GIS空间分析和遥感反演等方法,模拟分析了典型河谷型城市——兰州市的春季温湿场特征和演变规律,结果表明:一日中14:30和20:30温度场的分布格局较为类似,高值区主要位于火车站、第二热电厂、五里铺十字、盘旋路围成的高惯高耗区域;8:30温度场的热中心位于西关十字至胜利宾馆开发程度较高的商贸区附近;一日中8:30和20:30的湿度场分布格局较为相似,湿度场强度较大的区域主要位于城区北部的徐家山森林公园、雁滩村、高滩村等开发程度较弱的绿地区和低惯低耗区,高湿度区分布与高植被覆盖率区域基本一致.利用景观生态学理论,热场空间分布结合NDVI分布,进行了热力景观空间格局分析和热力景观类型的划分,城区不同热力景观格局的形成与能耗、人口、建筑、下垫面类型之间存在显著的因果关系,NDVI＞0.5的区域对应湿度场强度高值区、热场强度低值区.利用城、郊气象站观测数据,分析了近50年城区热岛效应和干岛效应强度的变化规律,近50年城区热岛强度和干岛强度呈现逐渐增强的趋势,热岛强度的线性趋势达到0.31℃/10a,干岛强度的线性趋势达到-2.1％/10a,20世纪70年代之后急剧增强.城市热岛强度和干岛强度作为人类活动对城市生态系统影响的一种量度,与各时段城市化发展水平、城市建设规模、城市下垫面性质的改变等因素是密切联系的.     

斜齿轮接触与热效应分析模拟

斜齿轮相较于直齿轮，承载能力更强，传动更为平稳，是大功率高精度传动系统不可缺少的传动部件之一，常用于高速重载的应用场景。更高的转速与更大的载荷导致了斜齿轮更高的本体温度，而温度是齿轮胶合失效的重要表征参数。以一对斜齿轮为研究对象，通过MATLAB商业软件建立了斜齿轮接触模型，基于赫兹接触理论、传热学理论，计算并研究了斜齿轮啮合时齿面接触应力、摩擦热流密度与不同位置的对流换热条件，提出了斜齿轮稳态温度场的计算方法，同时分析了不同转矩与转速条件下斜齿轮摩擦热流密度，最后将计算结果代入ANSYS Workbench商业软件中进行仿真分析，研究了不同转矩条件下斜齿轮稳态温度场分布。研究结果可为斜齿轮胶合失效提供一定参考。     

预应力混凝土无梁屋盖的温度应力分析

预应力混凝土无梁屋盖在日照和季节温差作用下容易出现开裂现象，为了研究其裂缝成因，针对屋盖所处的工作环境，应用ABAQUS软件，建立了日照和季节温差作用下预应力混凝土无梁屋盖的有限元分析模型，计算得到其应力分布云图.计算表明：这类预应力混凝土无梁屋盖在日照作用下，裂缝主要出现在托板附近，方向平行于托板边缘，托板顶角处的裂缝方向与对应的托板对角线垂直；而在季节温差作用下，裂缝主要出现在后浇带附近，方向平行于托板边缘，且存在贯穿裂缝的可能.     

兴山县平邑口边界层风场和温度场特征研究

在平邑口设置了一个高空探测站、一个地面观测中心站和一个地面观测子站，分别承担地面气压、温度、湿度、低云量、总云量、风向、风速和高空气压、温度、湿度、风向、风速等要素观测。利用所获取的观测资料，分析了平邑口1500m以下的风场、温度场各种特征。     

高寒公路隧道温度场分布规律

对于寒区隧道,冻害问题一直是一个比较棘手的问题,与之密切相关的两个因素就是排水系统和温度场分布。本文通过对青海省共玉公路姜路岭隧道进出口段一定范围内围岩、支护结构及洞内外环境温度的现场监测,确定隧道所在范围围岩冻融圈的范围;沿隧道纵、横断面的温度变化规律以及环境气温的变化情况,继而为防寒泄水洞的设防长度和衬砌结构保温段的长度、保温材料厚度的设计选取提供了依据。     

城市建设对边界层大气环境的影响

根据在葛店进行的3次污染气象试验的结果,分析了1987~2007年当地的低空风场与温度场的变化情况,结果表明:观测地点的地面主导风向发生偏转,明显由偏E风转为偏N风;地面气温从最开始的与鄂州气象站相关最好,逐渐变为与武汉气象站相关较好。