收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

流体加热融雪道面热力耦合效应研究及优化设计

张驰  
【摘要】:流体加热融雪道面系统作为一种主动、高效、环保、可控的新型机场道面融雪技术受到学者们的广泛关注。研究人员通过理论模拟、室内外试验观测等手段,探究了道面的融雪性能及影响因素。然而,针对流体加热融雪道面加热过程中的温度应力,以及温度应力与荷载应力共同作用下的道面力学响应缺乏研究,使得流体加热融雪道面在实际应用中的安全性遭受质疑。针对以上问题,本文开发了室内外流体加热融雪道面温度应变监测系统,分析了加热过程中道面温度应变的分布特性,建立了流体加热道面温度应力数值模型并基于试验数据进行了验证,探究了道面温度应力的分布特性,阐明了温度应力与飞机荷载应力的耦合关系,从融雪-力学双目标优化角度确定了合理的流体加热道面系统设计及运行参数,并将研究成果用于指导北京大兴国际机场流体加热道面工程设计和运行。主要内容及成果如下:考虑机场道面结构与地下土壤热源分布,在室内流体加热道面力学性能试验分析基础上,建立了室外足尺流体加热融雪道面及配套监测系统。分析了加热过程中道面温度应变的分布特性,对比了流体加热道面与普通道面的温度应变分布差异,明确了热流的引入对道面温度应变的影响规律,阐明了道面温度与应变的关系。结果表明:流体加热道面温度应变随着加热时间逐渐增大,道面温度应变由管壁沿半径向外部呈圆形扩散。考虑道面温度应变与温度应力的关系,在温度应变试验研究基础上,基于热弹性力学相关原理,建立了瞬态流体加热道面温度应力数值模型,并采用实测数据进行了验证。探究了流体加热道面温度应力在时间域和空间域的分布规律,明确了道面最大温度应力出现的时间、位置。探究了流体升温特性、气象条件、埋管参数和道面材料热物理参数等对道面最大温度应力的影响规律。对比道面最大温度应力和强度,确定了流体加热道面系统的临界运行条件。结果表明:道面最大温度压应力出现在管道壁处,最大温度拉应力出现在管道埋置深度的两管中间位置处。道面温度应力随着时间增加先增大后减小再稳定,最大温度应力出现在加热初期。考虑飞机荷载和温度荷载的共同作用,建立了三维瞬态流体加热道面温度-荷载耦合数值模型,并采用实测数据进行了验证,分析了流体加热道面在飞机荷载和温度荷载共同作用下道面应力的分布特性。探究了飞机荷载作用位置、飞机类型、移动荷载和冲击荷载等对道面耦合应力的影响规律,明确了道面最不利加载荷位。结果表明:飞机荷载和温度荷载同时作用于流体加热道面时,温度荷载产生的应力占主导地位。温度-荷载耦合作用较单纯温度应力作用下流体加热道面最大应力有所增大。最不利的荷载组合形式为温度荷载与B737型飞机冲击荷载作用于板角位置组合。综合考虑流体加热道面力学性能与融雪性能,建立了全工况数据库,基于决策者对两种性能的权重比例,构建了流体加热道面融雪性能与力学性能双目标优化函数,并通过遗传算法进行了优化模型求解,编制了不同气候条件下流体加热道面系统设计参数和运行策略的优化诺谟图。以北京大兴国际机场实际道面结构及气候条件为例,基于优化诺谟图确定了合理的流体加热道面系统设计和运行参数。以上研究以足尺试验和数值模拟方法,揭示了流体加热道面加热过程中温度应力的分布特性,阐明了温度荷载与飞机荷载耦合作用下道面最大应力的变化规律,基于道面融雪性能与力学性能双目标,提出了流体加热道面融雪系统设计和运行的优化方法,为北京大兴国际机场流体道面实际工程应用提供了理论依据和参考。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 董颜;郭文利;闵晶晶;李乃杰;张丰瑶;;北京道面温度特征分析和统计预报研究[J];气象;2020年05期
2 李乃杰;李迅;董颜;;冬季车辆热源对道面温度影响的估算[J];干旱气象;2017年04期
3 彭华乔;曾萍;陈元;苏正良;夏祖西;;道面除冰液对飞机除冰液影响的研究[J];精细与专用化学品;2013年09期
4 王国策;;机场飞行区道面技术状况评价与分析[J];中国建材科技;2020年04期
5 魏晓天;;由道面沉降分析到加强施工管理的思考[J];建材与装饰;2018年17期
6 王婷;;沥青道面在民用机场跑道中的应用[J];科技展望;2016年05期
7 李迅;尹志聪;丁德平;谢庄;;北京地区高速公路道面结冰特征及气象条件[J];应用气象学报;2012年05期
8 王圣程;姜慧;马晴晴;朱信鸽;;机场复合道面劣化原因分析与长寿命化对策[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2018年04期
9 刘军生;;荷载横向扩散式组砌道面力学理论模型分析[J];山西建筑;2017年14期
10 孟春雷;刘长友;;北京地区高速公路夏季道面高温灾害预报研究[J];防灾科技学院学报;2009年03期
11 朱国中;砼道面裂缝的预防[J];西部探矿工程;2004年07期
12 周辉;;机场跑道复合道面反射裂缝成因的分析与防治措施[J];建筑施工;2010年08期
13 李香香;王慧颖;田昱文;刘郑;王岩梓;;机场道面结构荷载作用深度的数值模拟[J];科技创新与应用;2020年34期
14 胡钰玲;康延臻;杨旭;贾晓红;闵晶晶;王式功;尚可政;;2008-2015年北京高速公路道面结冰特征分析[J];冰川冻土;2017年04期
15 官盛飞;;上海虹桥国际机场跑道道面调查与评价[J];中国市政工程;2015年03期
16 刘光庆;吴云峰;;谈乌鲁木齐国际机场道面改造方案设计[J];山西建筑;2013年23期
17 万涛;;大面积自密实混凝土道面应用技术研究[J];建筑;2011年20期
18 马世宁;刘晓军;董军;;机场除胶技术对道面的影响[J];公路;2010年10期
19 田雨;彭华洲;冯波;贾尚龙;饶葛斐;;基于事故因锁理论道面破坏的安全分析[J];科技视界;2014年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 刘伟庆;方海;;抢建抢修用轻质复合材料道面垫板研究[A];第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2008年
2 李迅;尹志聪;丁德平;谢庄;;北京市高速公路道面结冰的特征分析[A];第28届中国气象学会年会——S7城市气象精细预报与服务[C];2011年
3 张爱英;丁德平;李迅;尹志聪;韩超;;相似离度在北京市道面结冰预报中的初步应用[A];2012北京气象学会中青年优秀论文评选论文集[C];2012年
4 郭秋金;宗海滨;凌建明;杜浩;;道面评价技术在跑道加铺工程中的应用[A];上海空港(第6辑)[C];2008年
5 滕桃居;董现强;王亚军;;道面混凝土碱骨料反应及预防[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
6 蔡望鹏;董垒;郑小平;;弹性地基聚酯网道面系统有限元分析[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2007年
7 冯涛;李迅;丁德平;谢庄;;不同道面状况下高速公路安全限速研究[A];第28届中国气象学会年会——S7城市气象精细预报与服务[C];2011年
8 李迅;丁德平;冯涛;韩超;丁谊;尤焕玲;谢庄;;北京道面温度的观测和预报研究[A];第26届中国气象学会年会灾害天气事件的预警、预报及防灾减灾分会场论文集[C];2009年
9 李乃杰;武媛;;CLM模型应用于北京道面温度模拟[A];第33届中国气象学会年会 S13 “互联网+”与气象服务——第六届气象服务发展论坛[C];2016年
10 张爱英;丁德平;李迅;尹志聪;韩超;;相似离度在北京市道面结冰预报中的初步应用[A];第28届中国气象学会年会——S7城市气象精细预报与服务[C];2011年
11 蔡望鹏;郑小平;;弹性地基聚酯网道面有限元分析及参数影响研究[A];北京力学会第13届学术年会论文集[C];2007年
12 贾大多;赵小雨;;机场道面评价技术研究[A];河南省建筑业行业优秀论文集(2009)[C];2009年
13 赵子亢;;国外道面管理系统的建立与应用经验——美国Oakland国际机场道路路面管理系统(APMS)项目[A];第四届全国公路科技创新高层论坛论文集[上卷][C];2008年
14 米思兴;廖少明;贺胜中;张泉;;盾构法地下穿越飞行区的道面沉降控制标准研究[A];上海空港(第5辑)[C];2007年
15 宗海滨;杜建伟;谭悦;袁捷;;虹桥机场道面全寿命管理模式的探索与实践[A];上海空港(第16辑)[C];2013年
16 苏红;;停泊在天堂与地狱之间的叹息桥[A];养护与管理2015年第06期(总第52期)[C];2015年
17 张超;谭立伟;王峰;田艳凤;;改建机场沥青混凝土道面设计方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
18 陈宗伟;;环境友好型融雪材料研制及其应用研究[A];2012中国科协海峡两岸青年科学家学术活动月——首届两岸四地公路交通发展论坛论文集[C];2012年
19 陈宗伟;;环境友好型融雪材料研制与性能检测[A];养护与管理(2016年第6期 总第64期)[C];2016年
20 陈宗伟;;环境友好型融雪材料研制及其应用技术研究[A];中国公路学会养护与管理分会学术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张驰;流体加热融雪道面热力耦合效应研究及优化设计[D];哈尔滨工业大学;2020年
2 徐慧宁;流体加热道路融雪系统温—湿耦合融雪模型及仿真分析[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 王华军;流体加热道路融雪传热传质特性研究[D];天津大学;2007年
4 彭超;层状双金属氢氧化物沥青道路融雪化冰剂的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2015年
5 李波;沥青路面集热与融雪功能层的传热过程及关键参数研究[D];武汉理工大学;2014年
6 屠艳平;地源热泵系统融雪化冰可靠性设计及神经网络预测[D];武汉理工大学;2012年
7 刘凯;融雪化冰水泥混凝土路面研究[D];长安大学;2010年
8 陈明宇;导热沥青混凝土路面太阳能集热及融雪化冰研究[D];武汉理工大学;2012年
9 黄勇;路面融雪化冰及太阳辐射吸热研究[D];吉林大学;2010年
10 雷佑安;多壁碳纳米管类流体结构、流变及组装特性研究[D];武汉理工大学;2008年
11 尉学勇;西藏高寒地区水泥混凝土路面太阳能融雪(冰)技术研究[D];长安大学;2011年
12 应龙;基于物理的流体动画建模技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
13 薛姣;裂缝型油气储层裂缝参数反演与流体预测[D];中国地质大学;2015年
14 涂文斌;流体调控强化传热结构设计及其性能分析[D];华南理工大学;2015年
15 赵宏明;布置碳纤维发热线的混凝土路面及桥面融雪化冰试验研究[D];大连理工大学;2010年
16 高洁;高山积雪的时空分布特征及融雪模型研究[D];清华大学;2011年
17 李琦;石墨烯类流体制备技术及其自展平行为[D];武汉理工大学;2012年
18 徐春晖;存在填隙流体颗粒离散元法理论研究[D];中国农业大学;2003年
19 侯作富;融雪化冰用碳纤维导电混凝土的研制及应用研究[D];武汉理工大学;2003年
20 曹达鹏;高度非对称模型流体及纳米介孔材料内真实流体吸附的分子模拟[D];北京化工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 林佛光;机场新旧道面衔接处技术研究[D];长沙理工大学;2015年
2 李先锐;机场复合式道面力学行为分析研究[D];长安大学;2019年
3 许诤;考虑道面平整度的飞机轮胎滑水安全问题研究[D];中国民航大学;2019年
4 高德伟;机场跑道道面积冰主动预警方法研究[D];中国民航大学;2019年
5 赵亮亮;轮胎—脱空道面耦合系统动态力学行为研究[D];长安大学;2019年
6 宋歌;浅层顶管穿越对道面与土基影响研究[D];中国民航大学;2018年
7 朱杰涛;基于平整度劣化条件下机场复合道面力学性能研究[D];中国民航大学;2018年
8 解乐;道面温度测量系统设计与研究[D];中国科学技术大学;2017年
9 常欢;机场复合道面转弯区轮辙形成规律与层间应力状态分析[D];中国民航大学;2017年
10 邓鑫峰;机场多层柔性加铺复合道面设计与评价研究[D];中国民航大学;2015年
11 张佳乐;道面构造抗滑的表达参数研究[D];中国民航大学;2014年
12 孙志超;飞机滑行状态下沥青道面位移场分析[D];中国民航大学;2014年
13 邹亮亮;飞机接地带道面损伤机理及修复技术研究[D];中国民航大学;2020年
14 杨超;哈尔滨机场飞行区道面使用性能检测与评价[D];哈尔滨工业大学;2020年
15 杨茹;基于层间接触模型的机场复合道面力学行为研究[D];中国民航大学;2016年
16 郭秋金;跑道道面加铺决策技术研究[D];同济大学;2008年
17 黄霞;沥青道面在揭阳潮汕机场应用的可行性研究[D];广州大学;2013年
18 刘春梅;考虑长轴距效应的道面平整度对飞机滑行振动的影响[D];中国民航大学;2020年
19 闫岩;基于飞机—场道耦合振动频率响应下的复合道面综合支撑模量研究[D];中国民航大学;2016年
20 黄建栋;通航机场自渗道面基层的支承效应试验研究[D];中国民航大学;2015年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 聂晨毅 杨先锋;飞机道面拦阻系统:为民航客机安全保驾护航[N];中国航空报;2020年
2 本报记者 郝智宸;筑梦新机场 风好正扬帆[N];中煤地质报;2018年
3 本报通讯员 吴善杰;精细与智能 筑起无形“地面防线”[N];中国民航报;2015年
4 采访人 本报记者 潘继鹏;新疆融雪型洪水进入高发季[N];中国气象报;2017年
5 本报记者 潘继鹏 通讯员 高明华 谢芳;新疆未雨绸缪 备战融雪型洪水[N];中国气象报;2014年
6 记者 潘继鹏;新疆防御融雪型洪水进入实战状态[N];中国气象报;2013年
7 本报记者 刘翠萍;积极预防突发性融雪性洪水[N];协商新报;2013年
8 本报记者 王东亮;本市自主研发融雪屋亮相[N];北京日报;2012年
9 记者 雷震宇;心系群众送祝福 真情融雪暖人心[N];大庆日报;2012年
10 记者 陈西艳;新区清融雪预案发布[N];滨海时报;2010年
11 特约通讯员 杨志俊 通讯员 杨振荣 孙建华;中铝山西分公司“融雪化冰”[N];运城日报;2009年
12 记者 陈丹董晓勋 李锐;融雪防冻全面有序展开[N];长江日报;2008年
13 殷毅;民间融雪人[N];中国经营报;2008年
14 记者 孙曦 通讯员 王东坡 江秀龙;融雪铲冰工作实现机械化[N];首都建设报;2008年
15 张鸣岐;清融雪预案保出行安全[N];天津日报;2007年
16 白增安;邯郸出台主城区融雪清雪方案[N];河北日报;2006年
17 本报记者 郑晓峰;连远流体:小巨人的练成[N];中国远洋报;2012年
18 记者 张翰轩;本市首次成功运用融雪雨量监测技术[N];首都建设报;2009年
19 吴明;电子流体裹包机提高包装效率[N];中国包装报;2006年
20 刘臣 许柏;农村老旧房屋要防融雪性火灾[N];人民公安报·消防周刊;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978