沥青混凝土路面耙松热传导试验与仿真分析

为了提高沥青混凝土路面就地热再生过程的加热效率，采取对试件进行热传导试验及FLUENT有限元仿真的方法，以不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件为研究对象，设计制作热传导试验装置，测量试件上下表面温度并计算导热系数；运用Solidworks软件对试验过程进行有限元仿真，模拟建立热传导温度场，对试验过程进行验证。试验和仿真的结果表明:不同厚度但配比及密实度相同的沥青混凝土试件的导热系数基本相同，试件厚度显著影响沥青混凝土路面的底层加热温度，耙松改变路面结构后，热量更容易渗透到路面底层，从而提高热再生加热效率并降低能耗。     

隔热涂层对活塞温度场及应力场的影响分析

以汽车发动机铝合金活塞为研究对象，建立等离子喷涂涂层隔热性能分析仿真模型，综合分析粘接层材料及孔隙率对涂层隔热性能的影响，并对涂层样块进行隔热性能试验。结果表明：隔热涂层的存在使活塞金属基体的温度显著降低，其中ZrO₂隔热层+NiCrAlY粘接层的组合隔热性能最好，且随着粘接层孔隙率的增加，涂层隔热性能提升，但孔隙率过大会导致涂层与基体的机械结合强度降低，综合考虑隔热性能与结合强度结果，涂层粘接层的最佳材料为NiCrAlY、最佳孔隙率为10%，喷涂上述隔热涂层后，在实际工况条件下活塞的等效热应力值满足产品设计要求。     

自动变速器表面涂层齿轮温度场特性的仿真与试验研究

齿轮表面涂层是提高变速器齿轮疲劳寿命的有效方法。本文中基于非线性有限元法、传热学和涂层摩擦学理论,将轮齿之间摩擦产生的热视为热源,采用摩擦磨损试验机获得涂层表面的摩擦因数,精确计算稳态条件下涂层齿轮的摩擦热流密度和对流系数;运用ANSYS有限元软件,对某7速双离合器自动变速器涂层齿轮进行不同涂层厚度下温度场的数值仿真,揭示了涂层摩擦因数、转速和转矩等参数对齿轮稳态温度场的影响;采用红外热成像仪在齿轮动力循环加载试验台上测试了不同工况下的齿轮表面温度。结果验证了仿真模型的准确性,并表明,涂层后齿轮摩擦因数的减小可有效降低齿轮的最高本体温度。本研究为变速器齿轮的抗胶合和表面改性设计提供参考依据。     

高寒高海拔隧道保温层敷设方式及设计参数优化

为了深入探究高寒隧道保温层敷设方式及其设计参数优化的问题，以高寒高海拔特长珠角拉山隧道工程为背景，通过数值模拟重点研究了保温层敷设方式、设计厚度及导热系数参数的选择，并讨论了当地气温变化与保温层设计参数的关系。研究结果表明：在寒区隧道保温层设防区段，贴壁式敷设方式最佳；随着保温层厚度的增加，洞内冷空气影响范围逐渐减小，调热圈径深随保温层厚度变化的趋势用公式表达为f（x_h）=3.039e^{-0.280 9x_h}+13.8e^{-0.009 322x_h}；基于调热圈径深随保温层厚度增加的变化速率曲线及隧道结构安全，建议保温层厚度设计为5~10 cm；随着保温材料导热系数的增大，洞内冷空气影响范围逐渐增大，调热圈径深与导热系数关系趋势用公式表达为f（x_λ）=15.47e^{0.287 4x_λ}-3.829e^-39.05x_λ；基于调热圈径深随导热系数变化速率曲线及隧道结构安全，建议保温材料导热系数取0.020~0.035 W·（m·K）^-1；在假定保温层厚度为5 cm，导热系数为0.022 2 W·（m·K）^-1，通风时间4个月的情况下，只有当洞内气温大于-15℃时才能保证支护结构和围岩不受冻害影响。研究成果可为川藏铁路建设提供指导作用。     

汽车内饰顶棚隔热性能与材料结构优化试验研究

介绍了常用汽车内饰顶棚的基本结构与性能要求,提出顶棚多层隔热材料的结构设计方法和隔热理论基础,利用瞬态平面热源法测得基材和复合材料导热系数,优选导热系数小及反射热波能力强的材料制成复合隔热材料,借助于汽车乘员舱模型中的多种复合材料隔热性能试验比较,给出汽车内饰顶棚最优复合材料构成。试验结果表明,优选复合隔热材料与某原有车用材料的热流透过率相比可以减少超过10%。     

汽车地板地毯、隔热垫隔热性能与材料结构优化试验研究

文章介绍了常用商用汽车地板上下隔热的基本结构与性能要求,提出地板多层隔热材料的结构设计方法和隔热理论基础,利用瞬态平面热源法测得基材和复合材料导热系数,优选导热系数小及反射热波能力强的材料制成复合隔热材料,借助于汽车台架试验和实际路试多种复合材料隔热性能试验比较,汽车地板上主地毯可以吸收和反射由底盘向驾乘舱传递的结构噪音。在所用材料上,有使用地毯和毛毡的,也有使用无纺布和毛毡的。文章采用2层结构复合地毯总成的设计理论,来提升各项性能指标,以用来适应市场的新需求。     

煤矸石材料对道路冻深影响的试验分析与实际观测

导热系数是反映材料隔热保温性能的一项重要指标。本文归纳分析了目前测定材料导热系数的试验方法,采用防护热板法对不同产地煤矸石材料的导热系数进行了测定,对比了煤矸石材料导热系数的差异,并分析了导热系数与煤矸石材料密度、含水率的关系。结合导热系数与热物性系数的关系,对比分析了煤矸石材料和普通粘性土材料对道路冻深的影响,道路的计算冻深与实体工程监测结果一致表明煤矸石材料可以降低道路的最大冻深,对于降低路基高度和工程造价具有重要的意义。     

自然浸水-冻融条件下寒区隧道有机保温材料劣化规律研究

为研究聚酚醛、聚氨酯、聚苯乙烯3种寒区隧道有机保温材料的劣化特性，通过室内试验分析自然浸水-冻融条件下材料物理力学性能和微观结构的变化，并基于参数变化对比劣化速率。研究结果表明： 1）各保温材料吸水时均经历快速—平缓—稳定3个阶段。聚酚醛吸水时间最长，为192 h； 50次冻融循环后，聚苯乙烯质量吸水率最高，为67.50%。2）各材料导热系数与冻融循环次数、质量吸水/含冰率的关系采用二元线性模型预测，冻结状态的聚苯乙烯及融化状态的聚氨酯受冻融循环影响最大。3）未冻融时，聚苯乙烯导热系数最低，为0.029 1 W/(m·K)； 但在50次冻融循环之后，融化状态的聚苯乙烯和冻结状态的聚酚醛导热系数最低，分别为0.034 4、0.047 3 W/(m·K)。4）聚氨酯压缩强度远大于其他材料，最高为0.476 MPa。材料隔热性能的劣化主要受微观气泡形态、孔径大小、气孔开裂等因素的影响。     

黄土及改良黄土导热性能的试验研究

基于稳定平板法原理开发出一套测试非饱和多孔介质材料导热系数的测试装置,该试验装置原理简单,操作方便,测试过程更接近材料的真实导热过程,测试结果具有足够的精度,对工程实际应用具有一定的参考价值。用该装置进行了黄土及两种改良黄土导热性能的试验研究,得出了黄土导热系数与干密度之间的变化关系曲线,水泥改良和石灰改良对黄土导热系数的影响情况。试验结果表明:黄土的导热系数随着干密度的增大而增大;水泥改良后黄土的导热系数有所减小,但是导热系数的减小量并不明显;石灰改良后黄土的导热系数明显增加,但是随着石灰含量的增加,导热系数的增加速率逐渐减小,甚至达到某一特定值之后随着石灰含量的增加导热系数值反而减小。     

城市道路对微区域温度场和人体热舒适性的影响规律研究

道路作为城市下垫面的重要组成部分，其面积比例、材料组成和路域植被状况对于城市温度场及人体热感具有重要的影响。为此，基于ENVI-met构建了包含城市道路场景的微区域模型，通过现场实测数据验证了模型的有效性；在此基础上，分析了城市道路面积占比、路面反射率、路面导热系数、路侧植被覆盖率等对城市微区域空气温度、平均辐射温度、路面温度以及人体生理等效温度的影响规律。结果表明：当城市道路面积占比增大20%时，空气温度升高值可达2.42℃;高反射率路面在14:00的空气温度比普通路面低1.38℃,但夜间的降温效果不突出；低导热系数路面能够有效降低夜间的路面温度与空气温度；在路侧增加10%植被覆盖率可使空气温度降低3℃～4℃,生理等效温度降低0.3℃～1.4℃;关联性分析表明导热系数与空气温度的相关系数为0.714;增加路侧植被覆盖率来缓解城市热岛效应的成本增加为0.218%。总体上，城市道路面积占比越大，城市热岛效应越明显，但这一规律不是线性的；高反射率路面能够有效降低空气温度，但不能提升人体热舒适性；导热系数与空气温度关联性最高，低导热系数路面对城市微区域夜间温度和室外热舒适性较为有利；增加路侧...     

基于FLUENT的汽车燃油箱热害分析及优化

针对某轻卡燃油箱在热害试验过程中出现燃油箱表面温度过高的问题,对燃油箱进行结构、位置等原因分析。基于FLUENT模型,对燃油箱在各个工况点下进行热流场仿真分析,在温度超标的位置添加隔热罩,保证油箱表面的温度在设计要求之内,并对添加隔热罩后的油箱进行热流场仿真分析和试验验证。结果表明,添加隔热罩后的油箱,满足整车的热害要求。通过分析,为今后的产品开发提供有效借鉴。     

高速铁路路基基床级配碎石导热性能试验研究

高铁路基基床级配碎石层导热性能,对下部埋入式连续桩板结构的温度荷载效应具有重要影响。为了在路基设计中充分利用级配碎石层较好的隔热效果,针对级配碎石层不同条件下对导热系数的影响,基于一维稳定热传导原理,通过作者设计的竖向试验装置,对铁路路基级配碎石导热系数进行了稳定计算分析。结果表明:用竖向试验装置测试级配碎石导热系数是可行的,并得到了级配碎石导热性能随各种影响因素变化而变化的规律。研究成果具有较明显的现实意义。     

热障涂层对非道路用柴油机性能和排放的影响

一方面,内燃机的性能应随着某些技术要求和燃料费用的快速提高而有所改善。另一方面,由于使用替代燃料和环境的要求,也迫使人们改进发动机使用的材料。因此,发动机材料的性能变得越来越重要。业内对引入热障涂层(TBC)的隔热柴油机的试验研究产生了一些争议。有些报道称,发动机效率会随着隔热有所提高,而另一些报道的结论则为之相反,也有报道给出了喜忧参半的结论。对基本型发动机和隔热(活塞顶采用等离子喷涂法涂覆氧化锆涂层)柴油机放热情况进行的比较分析。涂层系统会影响到燃油消耗率、功率、燃烧效率、污染物含量和发动机零部件的疲劳寿命。采用等离子体热喷涂法在燃烧室,包括活塞、气缸盖、气缸体、进气门和排气门上涂覆陶瓷层,通常会产生一些有利的影响。采用涂层系统时也存在一些缺点,例如会产生氮氧化物。基于试验结果,对热障涂层的所有优点和缺点进行了研究。同时,还给出了效率损失原因的解释。用1台在活塞、气门、气缸盖和气缸套上涂覆0.5mm厚的压电陶瓷(PZT)和氰酸盐改性环氧树脂的3缸柴油机,在不同负荷工况下进行了试验研究。结果表明燃油消耗率有所降低。未燃碳氢化合物和一氧化碳的排放量减少,而氮氧化物排放增加。     

内燃机活塞的摩擦分析

研究分析类金刚石碳涂层对活塞销及裙部的减摩效果。采用浮动缸套法和弹性流体润滑仿真方法分析活塞裙部摩擦。试验结果表明,类金刚石碳涂层减小了活塞销对缸套的摩擦,并且在发动机低转速和活塞销偏置较大的条件下效果尤为明显,尤其减小了上止点和下止点附近的摩擦。弹性流体润滑仿真证实,类金刚石碳涂层活塞销能够影响活塞的运动,减小活塞裙部与缸套之间的接触压力。     

相变材料对沥青混合料热物性的影响

试验通过比较重要的热物性指标(毛体积密度、导热系数、比热容),研究在沥青混合料中加入相变材料(PEG2000/SiO_2)后相变沥青混合料与普通沥青混合料之间热物性的差异。结果表明:加入相变材料后提高了沥青混合料比热容,3%与5%相变材料掺量的相变沥青比热峰值分别为1.3和1.15J/(g·K),而基质沥青混合料的比热容随温度改变数值变化较为微小;3%、5%掺量的沥青混合料在40℃时相变沥青混合料开始相变,50℃左右导热系数达到最小约为1.17和1.0 W/(m·K),相变沥青混合料导热系数图呈凹曲线,添加相变材料可以在其相变温度段降低其导热系数,有效提高路面的高温稳定性。     

关于减少重型柴油机活塞表面热损失的新活塞隔热理念

为减少热气体和活塞燃烧室表面之间的热传递，锻钢活塞燃烧室表面先通过热喷涂技术覆盖了一层薄二氧化锆(厚度0.5 mm)，旨在使表面温度波动能与燃烧室表面附近的火焰温度保持高度一致，由此减小两者之间的温度差。     

气泡混合轻质土在道路冻土地基保护中的试验研究

为减少因路基融沉引起不均匀沉降对冻土路段的破坏性影响,选择合适的材料铺设人工隔热保温层是防止冻土融化的有效技术措施。由于气泡混合轻质土导热系数小、隔热性能明显、承载能力强、使用成本低、工艺简单、施工速度快等特点,在总结国内外冻土研究成果的基础上,结合试验路段自然气候特点,提出将轻质土用于冻土地基隔热保温的修筑技术,并在我国北方某一级公路试验铺筑。通过对轻质土试验段隔热效果的监测和道路使用状况跟踪观测,表明其隔热效果良好,能够较好防止公路的季节性冻胀与永久冻土地基的融沉,可应用于类似工程。     

基于模糊理论的沥青路面热风加热多参数优化

为了优化就地热再生热风加热参数，提高热风加热沥青路面的加热效果，基于有限元方法，建立了热风加热装置加热沥青路面的模型，模拟计算了热风加热沥青路面的过程，通过试验验证了仿真模型及参数设置的正确性。采用正交试验设计方法研究了热风温度、热风速度、出风孔离地高度对加热效果的影响。提出了基于模糊理论的热风加热效果评价方法，引入综合模糊评价指标代替沥青路面温度场、对流换热系数和加热过程中的能量利用率等单一评价指标对沥青路面加热效果进行评价，采用独立性权系数法确定了各指标的权重系数，仿真分析验证了综合模糊指标评价方法的有效性。结果表明：在加热装置的设计参数范围内，热风温度对沥青路面表面温度及分布均匀性影响最大，热风速度对换热系数影响最大，出风孔离地高度对能量利用率影响最大。以沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率等单一指标为优化目标获得的最佳加热参数组合，仅能保证各自指标最优，但其他指标较差；以综合模糊评价指标E_CFI为优化目标得到的最佳热风加热参数组合，可以同时获得较好的沥青路面温度场、对流换热系数和能量利用率。研究方法和结论为沥青路面热风加热参数的选择和加热效果的评价提供了一种有效可行的途径。     

设计参数对液压自由活塞柴油机性能的影响分析

简要介绍了液压自由活塞柴油机的工作原理、动力学仿真模型,通过仿真计算和试验研究,详细分析了设计参数对该柴油机性能的影响规律,获得了影响液压自由活塞柴油机活塞运动规律的主要参数,为压缩比控制、活塞运动规律控制提供了参考依据,为所研制的液压自由活塞柴油机原理样机设计提供理论指导。     

温度及含盐量对水泥稳定基层拱胀影响研究

为探究温度和含盐量对水泥稳定材料拱胀的影响规律及机理,通过变形试验和导热试验,得到了不同温度及含盐量条件下的变形量及导热系数值。分析得出:含盐量一定时,随着温度变化,变形分3个阶段。当温度从-10℃上升到0℃阶段,试件收缩变形,含盐量越高收缩变形越明显;0℃到10℃阶段,试件开始膨胀,但发展缓慢;10℃到30℃阶段膨胀变形发展比较快。含盐量对水泥稳定材料变形量有着比较明显的影响,随着含盐量的增加,试件的变形明显增加。当含盐量大于0.4%时,含盐量对水泥稳定材料试件的变形影响显著。在相同温度条件下,随着含盐量的增大,水泥稳定材料的导热系数呈增大趋势。此外,分析了含盐量对膨胀影响的微观原因,SEM图像显示:Na2SO4·10H2O结晶分布随着含盐量的变大不断密集。晶体的增加是导致变形增加和导热系数增加的微观原因。