發(fā)布時間：2017-10-07 15:22

  本文關鍵詞：混凝土路面碳纖維發(fā)熱線融雪化冰研究

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【摘要】：目前,國內(nèi)外普遍認識到使用碳纖維發(fā)熱線融化路面積雪的優(yōu)點,并對此進行了大量的試驗研究。但由于受到試驗條件的限制,研究的局限性較大,試驗結果的穩(wěn)定性也較差。因此,本文采用有限元法分析了布置碳纖維發(fā)熱線的混凝土路面融雪化冰的性能。利用ANSYS熱分析模塊,建立了布置碳纖維發(fā)熱線的混凝土路面的有限元分析模型,考慮發(fā)熱線布置間距、環(huán)境溫度、風力等級、積雪厚度以及輸入功率等參數(shù)的影響,計算了1440種不同情況下的混凝土路面的溫度-時間曲線。得到了如下主要結論： (1)結合熱力學理論,分析了布置碳纖維發(fā)熱線的混凝土路面融雪化冰系統(tǒng)熱量傳遞、對流換熱以及相變等過程。在ANSYS軟件熱分析模塊中選取了合理的數(shù)值分析模型并確定了邊界條件�？紤]分層融雪的特點,優(yōu)化了模型單元網(wǎng)格劃分,以兼顧計算的效率與精度； (2)與室內(nèi)外試驗結果的對比證明了本文提出的有限元分析模型及計算方法的正確性： (3)融雪化冰的時間分別與碳纖維發(fā)熱線間距、環(huán)境溫度和輸入功率成反比,與冰層厚度和風力等級成正比,融雪化冰的效率受碳纖維發(fā)熱線間距、輸入功率、環(huán)境溫度、冰層厚度和風力等級等多因素影響,但碳纖維發(fā)熱線間距及輸入功率對其影響較大。當其他條件保持不變時,隨積雪厚度的增加,風速變化對系統(tǒng)融雪化冰效率影響減��； (4)總結了不同情況下冰雪完全融化所需要的時間,可為工程設計提供參考。當碳纖維發(fā)熱線布置間距、環(huán)境溫度、風力等級和積雪厚度已知時,可按照時間要求選定系統(tǒng)的輸入功率以達到融雪化冰的目的。
【關鍵詞】：融雪化冰 工程設計 有限元分析 碳纖維發(fā)熱線
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U416.216
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外融雪化冰方法的研究概況10-19
• 1.2.1 融雪化冰方法簡介10-11
• 1.2.2 清除法11-12
• 1.2.3 化學融雪法12-13
• 1.2.4 導電混凝土法13-16
• 1.2.5 路面加熱系統(tǒng)16-18
• 1.2.6 其他方法18-19
• 1.3 融雪化冰方法總結與對比19
• 1.4 本文的主要內(nèi)容及研究意義19-22
• 2 布置碳纖維發(fā)熱線混凝土板融雪化冰原理及ANSYS熱分析計算22-30
• 2.1 前言22
• 2.2 傳熱學基本理論22-28
• 2.2.1 傳熱學的基本概念22-23
• 2.2.2 熱力學能量方程23-24
• 2.2.3 模型假定及定解條件24-27
• 2.2.4 相變分析27-28
• 2.3 ANSYS熱分析計算28-29
• 2.4 小結29-30
• 3 有限元模型的建立及驗證30-48
• 3.1 模型參數(shù)選取30-37
• 3.1.1 設計參數(shù)30-33
• 3.1.2 物理參數(shù)33-35
• 3.1.3 環(huán)境參數(shù)35-36
• 3.1.4 邊界條件建立36-37
• 3.2 網(wǎng)格劃分及溫度分布37-42
• 3.2.1 網(wǎng)格劃分37-39
• 3.2.2 碳纖維發(fā)熱線加熱系統(tǒng)溫度分布39-42
• 3.3 計算模型驗證42-47
• 3.3.1 試驗基本情況42-43
• 3.2.2 計算結果與試驗結果對比43-47
• 3.4 小結47-48
• 4 有限元計算結果及分析討論48-112
• 4.1 有限元計算參數(shù)選取及計算結果48-97
• 4.2 結果分析及討論97-101
• 4.2.1 各參數(shù)對融雪化冰的影響97-99
• 4.2.2 化冰效率討論99-101
• 4.3 融雪化冰時間分析101-111
• 4.4 小結111-112
• 結論112-113
• 參考文獻113-117
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況117-118
• 致謝118-119

【參考文獻】

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本文編號：988599