王金芝[1]2000年在《冻土温度场及其参数辨识》文中研究指明本文主要研究了冻土温度场数学模型及其特征，利用分布系统参数辨识知识对模型中参数的可辨识性进行论证，并给出了初步的算法。 土体冻胀是寒冷地区普遍存在的现象。冻胀给寒区工程和基础设施造成的破坏是一个急需解决的问题。一百多年来，国内外学者在冻土温度场的建立与计算方面做了大量工作，见[1-7]。而温度场方程都是通过实验而总结的经验方程，即实际情况的一种近似，而且方程中的一些参数也是凭经验估计，而没有确切的一些值。因此，人们所建立的方程或数学模型与实际情况有一定差距。而用参数辨识知识能辨识出这些参数，从而缩小这种差距，达到人们期望的目标。因此，本文在冻土温度场与水分场数学模型的基础上，给出了耦合温度场的数学模型及关于导热系数、导水系数、介质热容量的辩识模型。利用紧致集上的连续泛函的性质论述了辩识模型的可辩识性。引入微分的概念，借助伴随变量，给出了由系统方程和伴随方程表示的最优性的必要条件。并根据此必要条件设计了优化算法。本文为更精确的描述温度场的物理过程、得到精确的数学模型或方程以及比较精确的参数提供了有力的理论依据，并且为参数的选取提供了一种可行而有效的算法。
冯恩民, 王金芝, 李洪升[2]2002年在《冻土温度场的参数辨识》文中进行了进一步梳理从冻土温度场的实际背景、物理现实及温度场的数值计算现状出发 ,阐述了参数辨识的重要性和必要性 .以冬季开放的渠道为例 ,在原有温度场的基础上 ,利用参数之间的关系 ,给出了耦合温度场的数学模型 .在此基础上首次建立方程中一些参数的分布控制模型 ,应用这些参量的连续性与变化的缓慢性 ,将问题分解 ,把在无穷维空间的辨识转化为有限维空间的辨识 .论述了各子系统的解与参量的关系及优化辨识问题最优解的存在性 ,即可辨识性 .
刘勇[3]2006年在《深土冻结温度场数值模拟及其导热系数识别》文中指出本文采用数值模拟计算和理论分析相结合的方法，以深土冻结法施工温度场相关知识为基础，结合参数辨识的方法，对深土冻结温度场的分布进行了ANSYS有限元数值模拟，通过反分析对其等效平均导热系数进行了研究和探讨。文中分析了冻结法施工的应用条件，目前对冻结法施工的研究现状和在此领域内存在的问题，指出了对深土冻结温度场进行深入研究分析的必要性；对影响冻结壁形成发展的因素如冻土土性、含水量、地质条件及施工方法等因素进行了论述；对冻结法施工的原理、过程，冻结法温度场的分布情况，影响冻结温度场分布的主要热学参数进行了综述；对深土冻土温度场模型进行了合理的简化，通过ANSYS大型有限元分析软件，建立了深土冻结温度场的模型，对不同导热系数情况下的深土冻结温度场进行了模拟；对ANSYS的模拟结果进行了定性的分析，通过对ANSYS结果的后处理取得了反分析时需要用到的测温孔理论温度值；经过对测温孔模拟温度值和实测温度值的分析，得到了冻结温度场的等效导热系数；使用等效导热系数对深土冻结温度场进行了求解，模拟了冻结壁发展情况和温度场中的温度变化曲线，用所得结果对比工程实际情况，取得了较好的效果。
朱正刚, 钱江, 李南生[4]2004年在《寒区路基工程与多年冻土间相互作用问题研究进展》文中进行了进一步梳理多年冻土地区兴建的道路、工业设施以及大型土木工程建筑工程等,都会受到多年冻土稳定性问题的影响。土壤中的热状况、水分状况及其变化是引发冻害及严重程度的主要因素。基于工程稳定性、耐久性及积极性考虑,建立可靠的路基工程冻土热环境评价方法和合理准确的路基温度场计算模型对指导寒区工程建设有重要意义。本文从冻土介质热质耦合输运过程的机理及理论模型、温度场相关问题的计算方法及工程应用等几个方面简要综述了近年来国内外有关多年冻土地区路基工程与冻土间相互作用问题的研究现状和进展。
张静盼[5]2016年在《季冻区高速铁路路桥过渡段温度场特性研究》文中研究表明我国季节性冻土分布广泛,季节性冻土地区易产生冻胀、融沉等病害。高速铁路列车行驶速度过快,对线路的平顺性和稳定性提出很高的要求。因此在季节性冻土地区修建高速铁路,路基的防冻胀问题非常关键。另外,在高速铁路线路中,路桥过渡段是路基与桥梁平顺过渡的保证体,起到特殊的作用。在季节性冻土区,温度的变化会引起路桥过渡段的冻胀,因此有必要对路桥过渡段的温度场进行研究,分析其温度场分布特性,从而防止其发生冻胀,保证铁路的正常运行。哈齐客运专线是黑龙江省内新建的高速铁路,其全线均处于季节性冻土区。本文以哈齐客运专线为研究对象,选取部分试验段,进行的主要研究工作如下:(1)对哈齐客运专线试验段路桥过渡段进行了温度监测,并对现场温度监测数据进行了分析,总结了季节性冻土区路桥过渡段的温度及冻深的变化规律。(2)以现场温度监测数据为基础,应用ABAQUS软件对路桥过渡段的温度场进行了有限元数值模拟,分析路桥过渡段的温度场变化特性,通过现场监测及温度场的模拟提出路桥过渡段的保温措施,以有效地防止路桥过渡段的冻胀。(3)对施加了保温措施后的路桥过渡段通过ABAQUS有限元软件进行温度场模拟分析,并将模拟结果与普通路桥过渡段未施加保温措施的温度场进行对比分析。研究表明铺设保温材料对于路桥过渡段的保温效果较好,能有效地改善路桥过渡段的总体温度状况,防止路桥过渡段的冻胀引起路桥过渡段变形。本文的研究成果可以为今后季节性冻土区域路桥过渡段的设计提供一定的技术参考。
朱杰[6]2014年在《白垩系地层冻结软岩的损伤和蠕变特性研究》文中研究说明随着我国西部大开发战略的实施和能源需求的增长,煤矿建设重点也在向西部转移。西部矿区白垩系地层以砂岩和泥岩等为主,强度低、胶结弱,属于软岩。在白垩系地层中进行冻结法凿井时,冻结壁的变形和稳定性直接决定于软岩冻结后的力学性状。通过大量的岩石瞬时和蠕变试验,结合损伤和流变力学理论,建立能反映白垩系地层冻结软岩力学规律的本构模型。本文所做工作如下：对白垩系地层软岩在不同温度下进行三轴压缩试验,获得了瞬时力学参数与温度、围压的关系。在同温下,软岩峰值强度、弹性模量均随围压的增加而提高,而同压下两者则随温度的降低而增大。为正确描述白垩系地层冻结软岩的五阶段应力-应变曲线,假定软岩存在初始损伤,建立损伤恢复变量,获得了裂隙压密段的损伤表达式,认为软岩微元强度符合Weibull概率分布,并考虑到材料损伤部分应力由残余强度承担,建立了冻结软岩的增量型统计损伤本构模型,将模型嵌入ABAQUS有限元程序,对三轴试验进行模拟,验证了模型的正确性。通过不同温度下的三轴蠕变试验结果可知,白垩系地层冻结软岩具有明显的三阶段蠕变性质,且随着温度降低,软岩总蠕变量减少,长期强度升高。利用Mohr-Coulomb屈服准则修正西原模型的黏塑性元件,同时引入改进的Kachanov蠕变损伤律,建立了可描述冻结软岩三阶段蠕变特征的蠕变损伤本构模型。推导了蠕变损伤模型的有限元解析方法,对ABAQUS软件进行二次开发。利用ABAQUS对泊江海子矿井筒开掘进行数值模拟,并获得在不同段高条件下,冻结壁的应力场和位移场分布,确定了井帮最大径向位移与时间的关系,将模拟值与实测值比较,结果一致,证明了本文建立的蠕变损伤本构模型是可靠的,能够为冻结壁设计和施工提供指导。
辛超[7]2007年在《北极海冰温度场热力学参数辨识与数值模拟》文中研究说明本文以北极海冰的热传导问题为背景，建立了北极海冰温度场的带有初边值条件的一维及三维的热传导方程。依据实测的温度数据，分别构建了关于一维海冰热力学参数和三维海冰及海水热力学参数的辨识模型，应用分布参数系统的参数辨识与最优控制理论，研究其参数辨识问题，提出优化算法，利用辨识出的最优参数对给定的温度场进行了数值模拟。本文研究的内容与取得的主要结果概括如下：1．根据北极雪，冰及海水各层温度变化特征，忽略水平方向上的热量传导，只考虑垂直水平面上的温度变化，建立了一维北极海冰温度场的多区域耦合系统。结合实测温度数据，采用最小二乘估计的方法，确立了以冰区域主要热力学系数(比热、密度和热传导系数)为参数的最小二乘辨识模型。论述了该耦合系统弱解的存在性，关于参数的依赖性及辨识模型的可辨识性。根据最优控制的理论，提出了最优条件，构造优化算法，从而确定北极冰温度场中冰的热力学系数，并得到北极雪、冰、海水各层温度分布的数值结果。2．综合考虑温度在经度方向、纬度方向和深度方向上的变化，建立了三维北极海冰温度场的多区域耦合系统，系统考虑了大洋潮流的影响。同样，结合实测温度数据，采用最小二乘估计的方法，确立了以海冰及海水热力学系数(比热和密度)为参数的辨识模型。给出了该耦合系统弱解的存在性，关于参数的依赖性及辨识模型的可辨识性。并且提出了优化算法，模拟了部分北极海域的温度分布状况。文中给出了确定大洋潮流速度的开边界条件及其函数的有效方法，并介绍了求解系统模型的半隐式差分格式方法。
张丽娜[8]2014年在《高纬度岛状多年冻土地区热棒路基温度的监测研究》文中认为热棒路基可以有效地保护高纬度岛状多年冻土地区路基,保护多年冻土的上限不下降。热棒的工作原理主要是在寒季将地下的热量通过热棒导向大气,使多年冻土范围变大和多年冻土上限上升,这样会有利于多年冻土路基的稳定性能。本文选取位于小兴安岭境内伊春市翠峦区的岛状多年冻土区、前嫩公路伊春至北安东段AKO+250-AKO+420路段为试验路段,于2011年在试验路段埋设热棒112根,热棒路基的埋设形式分为三种：直插型热棒路基、斜插型热棒路基以及L型热棒路基,并根据现在的实际情况共埋设了25个测温孔对温度数据通过MRDT600温度监测系统进行监测。对试验路段的温度观测数据进行系统分析。不同埋设方式的热棒对路基地温的降温效果也不同,本文对三种埋设方式的热棒路基的观测温度数据进行系统分析,通过对观测数据的对比与研究,分析直插型热棒、斜插型热棒以及L型热棒在保护多年冻土路基方面的降温效果。通过温度数据分析三种形式的热棒路基与一般路基的冻土上限的变化,三种形式的热棒在经过一个工作周期前后的温差变化,以及分析它们各自的降温效果和影响范围,通过以上分析来评价三种热棒对路基冻土温度的影响。所测得的温度数据表明,三种形式的热棒路基降温效果明显,均能有效的降低多年冻土的地温,有利于保护路基多年冻土的稳定性。
王连花, 杨更社, 李宝花, 张全胜[9]2003年在《冻土墙围护深基坑开挖的蠕变有限元数值模拟》文中研究说明讨论了有限元数值法在冻土墙围护深基坑开挖中的应用,给出了适合于冻土墙的流变模型,并进行了参数识别。在考虑时间因素的前提下,对冻土墙围护深基坑开挖进行了蠕变有限元数值模拟,得到了墙体及基底变形随时间的变化规律,并和利用弹塑性模型计算出的结果进行了比较,得出了一些有意义的结论,为今后冻土墙的设计施工提供了重要的参考价值。
耿晓晖[10]2014年在《湿度、温度对冰水固转化影响的实验研究与数值模拟》文中研究表明固流转化现象与我们的日常生活密切相关，而冰水固流转化更是我们最为常见的一种固流转化现象。对固流转化理论的研究涉及到传热学、工程热力学、流变学、凝聚态物理学，分子动力学等多个学科。如果从传热学的方面分析，不论是融冰现象还是结冰现象，两者的实质都是伴随相变的传热问题，而该现象己经成为近年来一个比较热的数值传热学方面的研究对象。本论文主要包括以下几个方面的研究内容：（1）通过对不同材料相变机理的研究，对一些常见相变材料的数学理论模型及参数识别进行了总结，得到了对固流转化理论的初步认识。（2）通过对导热基本定律以及导热微分方程描述及推导，将冰水固流转化过程所涉及到的传热学的理论进行了整理归纳，从而对以后的固流转化研究有一定的理论指导作用。（3）在湿度场作用下的冰体融化实验研究中，通过对冰体融化过程的观察、分析及对比，得到了湿度可以加快冰体融化的重要结论。并对实验数据的进行分析后，利用MATLAB软件拟合出了在不同温度下湿度对融化时间的影响的数学经验公式。（4）从FLUENT软件对在不同湿度下的冰体融化过程的模拟分析中，我们得到了在不同湿度环境中冰体融化时内部温度分布及液相率的区别，进一步阐述了湿度加快冰体融化根本原因在于湿度场的存在加速了冰体内部温度场的变化速度。
参考文献：
[1]. 冻土温度场及其参数辨识[D]. 王金芝. 大连理工大学. 2000
[2]. 冻土温度场的参数辨识[J]. 冯恩民, 王金芝, 李洪升. 冰川冻土. 2002
[3]. 深土冻结温度场数值模拟及其导热系数识别[D]. 刘勇. 山东科技大学. 2006
[4]. 寒区路基工程与多年冻土间相互作用问题研究进展[J]. 朱正刚, 钱江, 李南生. 结构工程师. 2004
[5]. 季冻区高速铁路路桥过渡段温度场特性研究[D]. 张静盼. 石家庄铁道大学. 2016
[6]. 白垩系地层冻结软岩的损伤和蠕变特性研究[D]. 朱杰. 安徽理工大学. 2014
[7]. 北极海冰温度场热力学参数辨识与数值模拟[D]. 辛超. 大连理工大学. 2007
[8]. 高纬度岛状多年冻土地区热棒路基温度的监测研究[D]. 张丽娜. 东北林业大学. 2014
[9]. 冻土墙围护深基坑开挖的蠕变有限元数值模拟[J]. 王连花, 杨更社, 李宝花, 张全胜. 西安科技学院学报. 2003
[10]. 湿度、温度对冰水固转化影响的实验研究与数值模拟[D]. 耿晓晖. 青岛科技大学. 2014
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