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水利工程论文-考虑外界温度影响的水管冷却等效热传导方程.doc水利工程论文-考虑外界温度影响的水管冷却等效热传导方程.doc

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水利工程论文-考虑外界温度影响的水管冷却等效热传导方程摘要:水管冷却是大体积混凝土温度控制的重要措施,由于水管附近温度梯度很大,直接用有限元法计算水管冷却效果,必须采用密集网格,有较大困难,目前广泛采用笔者在文献[3]中提出的等效热传导方程,该方程已考虑了混凝土的初始温度和绝热温升,但没有考虑外界温度的影响,本文给出在水管冷却等效热传导方程中考虑外界温度影响的计算方法,使等效热传导方程趋于完善。关键词:水管冷却等效热传导方程外界温度水管冷却是大体积混凝土施工中控制温度的重要措施,在进行大体积混凝土结构的仿真计算时,必须考虑水管冷却的影响,笔者在文献[1,2]中给出了用有限元方法计算水管冷却效果的方法,计算精度是好的,但由于水管附近温度梯度很大,水管的半径只有1cm左右,如采用线性单元,水管附近有限元的尺寸也只能是1~2cm左右,尽管可以逐步放大单元,仍然需要很多结点,例如平面尺寸15mT(h,t)。冷却水管附近的温度梯度比较大,离水管越远,其影响越小,因此,在计算水管冷却效果时,用T(h,t)比较合适,如采用平均温度Tm则明显偏大,将夸大水管冷却的效果。在时刻t与t+Δt之间,外界温度在水管附近引起的温度增量为(7)考虑水管冷却效果后,温度增量为:(8)式中:(9)其中:D为冷却柱体直径;L为冷却水管长度;cw、ρw、qw分别为冷却水的比热、容重和流量。由于冷却水管的作用,使温度下降ΔT(h,tj)[(t-tj)-1]=ΔT(h,tj)[e-p(t-tj)-1]从0到t积分,由于水管冷却作用,在平均意义上,混凝土温度下降(10)式中:(11)erf∞=1.00,erf4.0=0.999,999,988,在与之间,,000,,即在τ=0与τ=h2/64a之间,,因此可以从t01开始计算,而例如,设h=1.60m,a=0.10m2/d,则t01=0.40d,即可从0.40d开始计算。如以中点龄期tj+0.50Δtj代替tj,则(12)1.2单面冷却、外界温度随时间而变化外界温度本来是随时间而连续变化的,今用阶梯形变化代替之,如图3所示,设在时间t=t0、t1、…ti、ti+1…,相应的外界温度增量为ΔTa0、ΔTa1、…ΔTai、ΔTa,i+1…。对于t=ti的外界温度增量ΔTai,由式(10,11),冷却水管的影响如下:(13)式中(14)从0到t积分,对于外界温度变
编号:201312122226306471    类型:共享资源    大小:60.79KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-12
  
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