多相土石复合介质电阻率特性的试验研究

在对大量多相土石复合介质试件的电阻率测试试验基础上,分析了土石复合介质土石比、压实特性、含水量等参数对电阻率的影响规律;基于试验数据的统计分析,给出了多相土石复合介质电阻率方程,该方程与Keller非饱和土电阻率方程具有完全相同的结构形式。研究表明:多相土石复合介质电阻率随含水量的增加呈幂函数衰减,随击实次数的增大而减小,随含石量的增大而增大;在相同条件下对电阻率的影响以含水量最为敏感、击实次数和含石量次之;在考虑含石量对土性参数、胶结系数以及饱和度指数的影响后,多相土石复合介质电阻率特性完全可以用Keller非饱和土电阻率方程来描述。     

寒冷地区高速公路收费站太阳能土壤源热泵空调采暖系统设计

寒冷地区高速公路收费站采用太阳能为浅层土壤补充热量,可以解决地埋管换热井区域浅层土壤温度下降的问题,从而保证供暖效果,提高系统运行效率。就寒冷地区高速公路收费站太阳能土壤源热泵空调采暖系统进行了设计。     

间歇运行对U形地埋管换热器换热特性的影响

为研究间歇运行对U形地埋管换热器换热特性的影响,以钻孔壁为界,将计算区域分为钻孔内和钻孔外两个部分,分别采用稳态导热解析计算模型和非稳态导热数值计算模型.分析了办公楼、商场和居住建筑3种间歇模式下的换热特性.在各种模式下运行1个月的计算结果表明,3种间歇运行模式比连续运行模式的换热量分别高45.57%,58.43%和88.05%,其中居住建筑运行模式下的换热量和钻孔壁面平均温度恢复最好.     

不同计算方法所得扁管直翅换热器翅片肋效率的比较

采用数值计算方法对翅片管管片式换热器的肋效率进行了计算和分析,研究扁管肋片厚度、导热系数等因素对肋效率的影响,得出翅片管管片在局部换热系数和平均换热系数下,肋效率的对比分析.     

热泵地埋管周围土壤热湿迁移研究

针对热泵地埋管周围土壤内热湿耦合迁移特性开展研究,采用非饱和多孔介质三参数渗流物理模型,将地埋管温度边界与土壤温度边界进行耦合,利用FLUENT软件的UDF功能对地埋管和周围土壤进行耦合运算,得到非冻土条件下地埋管周围土壤水饱和度、压力和温度梯度的变化规律,数值模拟结果与现场测试结果进行对比,吻合较好．     

不同围岩和埋深条件下隧道围岩位移和应力变化规律分析

采用FLAC3D计算了II～V级围岩在30 m、100 m、200 m、300 m、400 m和500 m埋深下的拱顶沉降和塑性压力,II和III级围岩拱顶沉降(包括开挖面拱顶沉降和最终拱顶沉降)随埋深呈线性增大,IV和V级围岩拱顶沉降随埋深呈非线性快速增大;开挖面拱顶沉降收敛比(开挖面拱顶沉降占最终拱顶沉降的百分比)随埋深增大而减小,随围岩等级降低而减小,表明深埋弱围岩中隧道要趁早支护。围岩塑性压力随埋深增加而增加、随围岩等级降低而增加,表明深埋弱围岩隧道支护结构受到的围岩压力大。最后对围岩应力集中及其影响因素进行了分析。     

导热系数对寒区隧道温度场时空分布的影响

寒区隧道温度场对其抗防冻设计至关重要，围岩和支护结构的导热系数对温度场时空分布具有显著影响. 以寒区公路运营隧道为计算模型，采用理论推导、现场实测、数值仿真等方法对寒区隧道温度场的时空分布受导热系数的影响规律进行了研究. 研究结果表明:在任意时间点，变温圈内各点的温度均随支护结构导热系数的增大而降低，且支护导热系数越大，同位置处的温度降低速率越小；在任意时间点，支护温度随围岩导热系数的增大而升高，围岩温度随其导热系数的变化呈现分区性；可将围岩变温圈分为Ⅰ区和Ⅱ区:Ⅰ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而升高；Ⅱ区内的各点温度随围岩导热系数的增大而降低；时间越长，Ⅰ区和Ⅱ区分界线的斜率和截距越大. 研究成果可为寒区隧道的抗防冻设计及选线提供借鉴和参考.      

全风化软岩填料级配对压实与破碎特性的影响

为研究颗粒级配对全风化软岩填料的压实特性及破碎特性的影响,对不同级配的全风化软岩进行击实、筛分及承载比试验。结果表明：全风化软岩最大干密度为1.86～2.05 g/cm³,最佳含水率为9.50%～11.23%。最大干密度随粗颗粒质量分数的增大而增大,随有效粒径和限制粒径的增大而增大,随不均匀系数的增大而增大,随曲率系数的增大先减小后增大;最佳含水率随粗颗粒质量分数的增大而减小,随有效粒径和限制粒径的增大而减小,随不均匀系数的增大而减小,随曲率系数的增大先增大后减小;4种级配的全风化软岩填料击实后的平均破碎率为0～30%,击实后级配曲线均向上限偏移,含水率对填料破碎率的影响较小,且粗颗粒质量分数越小破碎率越小;不同级配的加州承载比(california bearing ratio, CBR)为2.90～12.36,填料在压实过程中存在一定破碎,但含石量较大的土体仍能满足路堤填料填筑要求。在路堤填筑过程中提高含石量能取得较好的压实效果,可提高路堤承载比。     

高压旋喷桩承载特性变化规律现场试验研究

基于现场物理试验测量高压旋喷桩桩身沉降量以及桩周摩擦阻力,获得其随顶部荷载以及桩深变化的基本规律,进而总结高压旋喷桩承载特性的变化规律。结果表明,在桩体发生破坏之前,高压旋喷桩的沉降量随顶部荷载增大呈线性递增;当小荷载时,摩擦阻力随桩顶载荷的增大而增大,但并非一直呈线性变化,在达到一定沉降量后其增加很小;摩擦阻力从桩身下部开始逐渐向上发展,并随荷载的增大而增加;随着上部结构荷载的增大,进入塑性区后的高压旋喷桩复合地基的沉降呈现非线性。     

空心板桥梁铺装层受力特性分析

为了研究铺装层厚度、弹性模量和行车荷载对桥面铺装层受力特性的影响,以实际工程为背景,采用有限元软件ANSYS建立了简支空心板桥的有限元分析模型,通过改变桥面铺装层厚度、弹性模量、超载系数和水平荷载,以此来研究简支空心板桥梁铺装层应力分布。分析结果表明,铺装层内应力随铺装层厚度增大而减小,随弹性模量的增大而增大;在弹性范围内,铺装层内应力随超载系数的增大呈线性增长趋势,增大动摩擦系数,剪应力增大最为明显,横桥向和纵桥向最大拉应力基本无变化。     

一种热泵干燥系统的特性及能耗分析

利用空气回热器的热泵干燥试验装置,对稻谷干燥过程中的稻谷含水率、空气温度和相对湿度、干燥速率以及热泵能耗的变化进行了测试,并对影响干燥速率和能量回收率的因素进行了分析.分析结果表明,稻谷热泵干燥过程中,含水率和相对湿度均随着时间呈线性下降,而干燥箱内空气的温度随时间的变化较复杂;稻谷的干燥速率与空气相对湿度成反比,与空气温度成正比;稻谷含水率从31%降低到14%的平均能量回收率为34%,最大能量回收率为38.2%.     

Si—Mo蠕虫状合金耐热铸铁的研究

本文从玻璃模具的服役条件与失效形式出发,分析了其对材质的要求,研制了一种Si-Mo 蠕虫状合金耐热铸铁.在对其机械性能、抗氧化、抗生长性能,热疲劳性能、导热性能及热扩散性能进行测试的基础上,系统分析了合金元素及石墨形态对各项性能的影响.实验结果表明:Si-Mo 蠕虫状合金耐热铸铁具有良好的综合使用性能,是一种制做玻璃模具的理想材料.     

高温超导电机力矩管漏热分析

力矩管是高温超导电机中的一个重要部件,起着绝热、支撑转子及传递转矩等多项重要作用.由于超导线材工作在深低温环境,处于低温与常温之间的力矩管是高温超导电机的主要传导漏热源之一,它的漏热量直接影响了配套制冷机的制冷功率,进而影响到电机系统的总体效率.因此,进行力矩管的漏热分析尤显重要.文中应用测试仪对力矩管复合材料的导热系数进行了测试,对其漏热分别进行了理论计算、有限元分析及低温测试.漏热分析及试验结果表明:该力矩管方案满足高温超导电机总体性能要求,同时该计算方法同样适用于其他类似应用场合的力矩管设计.     

中俄原油管道地基土冻融及热学性质试验研究

中俄原油管道是我国能源战略通道之一，管道穿越大兴安岭多年冻土区，工程地质条件十分复杂，尤其是在伊勒呼里山附近，冻胀和融沉严重影响了管道的正常运营. 为了研究伊勒呼里山附近多年冻土的冻融性质与热学性质，对该区段内的冻土进行冻胀、融沉及导热系数试验，并对试验数据进行回归分析与影响因素分析. 研究结果表明:细粒土塑性指数小于10时，冻胀率不一定随初始含水量的增加而增加，在研究区域内进行管道垫层施工或挖填材料选择时应选用砂砾或碎石，并做好防排水措施；融沉系数随含水量的增加而增大，随干密度的增加而减小，其中粉土对融沉作用十分敏感，不适合作为管道地基，而细砾才是最佳的冻土地基；导热系数分别随总含水量和干密度的增大而增大，其中粗粒土的导热系数大于细粒土，而冻土的导热系数则比融土的高；当含水量小于10%时，融土的导热系数则高于冻土. 不同试验方法所得的结果也具有显著的差异，粗粒土扰动样的导热系数宜采用热流计法测量，细粒土扰动样的导热系数宜采用热线法测量，而原状样的导热系数宜采用比较法测量.      

寒区隧道温度简谐波传热特征与影响因素的敏感性

为探究寒区隧道温度场的时空演化规律, 以波的视角从时间尺度和空间尺度建立了寒区隧道温度简谐波径向传热模型, 基于傅里叶传热定律推导了寒区隧道温度简谐波径向传热表达式; 依托兴安岭公路隧道温度测试结果, 验证了温度简谐波径向传热表达式的可行性, 分析了温度简谐波沿隧道径向深度的分布特征与随冻融周期的变化规律; 采用系统稳定分析法, 研究了温度简谐波对各影响因素归一化的敏感度因子。研究结果表明: 沿隧道径向深度0.00~4.00 m, 温度振幅呈负指数函数形式衰减, 变化范围为11.67℃~0.45℃; 温度相位移呈正比例函数形式增大, 变化范围为0.00~75.24 d; 年平均温度呈线性升高的趋势, 变化范围为-0.62℃~1.98℃; 受隧道区气温逐年变暖趋势的影响, 隧道进口端壁面年平均温度从2016~2019年升高了约0.75℃, 年平均温度随冻融周期逐年增大, 2.00 m深度内年平均温度受冻融周期影响较大, 超过2.00 m年平均温度受冻融周期影响相对较小; 隧道进口端壁面温度振辐从2016~2019年衰减了1.48℃, 温度振幅随冻融周期逐年衰减, 2.00 m深度内温度振幅衰减较快, 超过2.00 m温度振幅衰减较慢; 隧道进口端壁面日相位从2016~2019年延迟了7.20 d, 日相位随冻融周期逐年增大。温度简谐波对各影响因素的敏感性由高到低依次为壁面温度振幅、壁面年平均温度、围岩含冰率、围岩含水率、围岩孔隙率、骨架颗粒的质量热容量与导热系数。      

沥青路面温差发电系统设计分析与试验研究

针对沥青路面集热研究现状,设计了一种利用导热铝片取代水流管网作为载热体的沥青路面温差发电系统,通过构建沥青路面集热数学模型、导热铝片传热数学模型和半导体温差发电数学模型等动态仿真模型,对系统进行理论分析和试验研究,结果表明采用导热铝片作为载热体可以增强沥青混凝土内的热量转移,从而降低路面的温度梯度,减少路面的热应力,同时温差发电模块可将路面热量转化为电能输出,作为城市市政工程用电的补充.     

Thermal Transport in Nanoporous Yttria-Stabilized Zirconia by Molecular Dynamics Simulation

Yttria-stabilized zirconia (YSZ) is widely used as thermal barrier coatings (TBCs) to reduce heat transfer between hot gases and metallic components in gas-turbine engines. Porous structure can generally reduce the lattice thermal conductivity of bulk material, so porous YSZ can be potentially used as TBCs with better thermal performance. In this work, we investigate the thermal conductivity of nanoporous YSZ using the nonequilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation, and comprehensively discuss the effects of cross-sectional area, pore size, structure length, porosity, Y₂O₃ concentration and temperature on the thermal conductivity. To compare with the results of the NEMD simulation, we solve the heat diffusion equation and the gray Boltzmann transport equation (BTE) to calculate the thermal conductivity of the same porous structure. From the results, we find that the thermal conductivity of YSZ has a weak dependence on the structure length at the length range from 10 to 26 nm, which indicates that the majority of heat carriers have very short mean free path (MFP) but there exists small percentage (about 3%) of phonons with longer MFP (larger than 10 nm) contributing to the thermal conductivity. The thermal conductivity predicted by NEMD simulation is smaller than that of solving heat diffusion equation (diffusive limit) with the same porous structure. It shows that the presence of pores affects phonon scattering and further affects the thermal conductivity of nanoporous YSZ. The results agree well with the solution of gray BTE with a average MFP of 0.6 nm. The thermal conductivity of nanoporous YSZ weakly depends on the Y₂O₃ concentration and temperature, which shows the phonons with very short MFP play the major contribution to the thermal conductivity. The results help to better understand the heat transfer in porous YSZ structure and develop better TBCs.     

生产玻璃模具用耐热铸铁的研究

本文从玻璃模具的服役条件与失效形式出发,分析了对材质的要求,研制了一种新的用于制做玻璃模具的耐热铸铁材料.通过对材质的抗氧化、抗生长、热疲劳、热扩散以及导热系数的实验与测定,结果表明:蠕虫状 Gr-Mo 合金铸铁是用于制做玻璃模具的比较理想的材料,用这种材料和中频炉、冲天炉熔化生产的模具经现场使用,其寿命分别达到45万次和40万次以上,超过了目前国内生产的各种铸铁玻璃模具的使用寿命.     

多孔状绝热材料导热系数随温度变化经验公式的确定

本文通过理论分析和实验研究,得出了多孔状绝热材料导热系数随温度变化的规律,给出了准确确定其导热系数随温度变化经验公式的方法.并提出可用复相关系数和剩余标准差控制实验及经验公式的精度.