带隔热门的通风路基三维温度特性数值分析

对带隔热门的通风管路基三维温度场进行了数值模拟, 通过带相变的瞬态热平衡微分方程, 用伽辽金法导出有限元计算公式, 利用单元生死技术模拟隔热门的开关效应, 在考虑未来气温上升2.6 ℃、年平均地表温度 -1 ℃的情况下, 计算了通风路基有无隔热门两种情况下的温度场. 对比分析表明, 带隔热门的通风路基减小了路基热量的吸收, 降低了路基内部的温度, 能更有效地保护路基下的冻土.     

矿井底板破碎带温度场模型推导及模拟分析

为了研究矿井底板破碎带温度场对地下水的响应机制,运用热传导理论,结合数学物理方法,建立了垂向水流作用下岩体温度场模型和地下水、空气等多热源作用下岩体过余温度分布模型,并求出了相应模型的温度、温度梯度及过余温度解析解。结果表明：沿着地下水径流方向,起始段的岩体温度梯度值一般较小,而终止段的温度梯度值则一般较大;当温度梯度与地下水流动方向相反时,岩体温度梯度变化幅度较小;回采工作面接近含导水构造时,距离导水构造越近,同一时刻岩体过余温度增大越迅速,体现在温度曲线的曲率相应增大。在一定范围内,地下水对矿井岩体温度梯度及过余温度影响显著。     

地埋管换热性能综合微缩试验研究

为研究不同水文地质条件下地埋管换热器与岩土体换热情况,构建了室内地埋管换热器综合微缩实验台,并开展了干砂、饱和砂（不流动）以及饱和砂（流动）三种情况下的相似试验研究,结果表明:干砂、饱和砂和地下水渗流条件下综合导热系数依次增加;温度场范围依次加大,并且渗流对上、下游温度变化分别有阻碍和促进作用;随着渗流速度的加大,地下水将热量带到下游,温度场在水流方向被拉长。文章从试验数据论证了水流作用对地埋管换热影响,对地埋管设计等地埋管热泵的工程应用具有指导意义。     

鸡西盆地梨树镇坳陷煤层渗透率展布特征

应用JHCF智能岩心流动测试仪,对鸡西盆地梨树镇坳陷的煤层,分别进行了恒定温度不同有效应力、以及恒定有效应力不同温度的渗透率敏感性试验,通过对试验所得数据整理分析,获得了煤层渗透率随温度和有效应力的变化规律,煤层渗透率随有效应力的增大呈指数式下降,而随温度的变化不明显,因此建立了煤层渗透率与地应力场和温度场关系的数学物理方程。利用数值分析方法,基于前人关于梨树镇坳陷的地质构造及应力场演化的研究,构建了区域煤层气储层的三维地质模型,计算了区域地应力场和温度场,结合煤层渗透率与地应力场、地温场关系数学物理方程,反演了区域渗透率的展布特征,为鸡西煤层气有利区选择提供了指导。      

Analysis of the Structure of the Temperature Field in Relation to the Persistent Snowy and Cold Weather in South China in Early 2008

In early 2008, a persistent cold and snowy weather process occurred in South China. Severe freezing rain (FR) and blizzards hit the region, which was not seen in the past 50 years. This work studied the disaster at its most severe stage (25 January-2 February 2008) and addressed the reason for the occurrence of three rainfall types and particularly the FR that resulted from the temperature inversion and low surface temperature. Evidence suggests that the south-to-north distribution of rainfall, FR, and snowfall was determined by the surface temperature conditions and the stratification features of the northward-tilting front in the mid-lower troposphere over different parts of South China. Under the above frontal conditions,the temperature inversion in the mid-lower troposphere and the cold ground temperature took place and the FR formed. The temperature layer (> 0°C) inside the inversion in this region depended on necessary intensity, depth, and height of the inversion, i.e., the depth of the inversion can be neither too thick or low nor too thin or high. For those too thick and low (too thin and high) inversions, the precipitation fell as rain (snow and ice pellets). In the early 2008 case, the 0-6°C layer occupied 650-850 hPa, below which was the sub-freezing level with temperature < 0°C. With the presence of the low sub-freezing level, FR or ice damage could occur even at the 0-1°C surface temperature condition. Besides, even in the absence of a suitable inversion, a low ground temperature might have made ice-covered water and supercooled drops or water from melted ice freeze rapidly into ice at the surface, and the ground ice maintained and accumulated,which resulted in the severe disaster.     

A laboratory study of the turbulent velocity characteristics in the convective boundary layer

Based on the measurement of the velocity field in the convective boundary layer （CBL） in a convection water tank with the particle image velocimetry （PIV） technique, this paper studies the characteristics of the CBL turbulent velocity in a modified convection tank. The experiment results show that the velocity distribution in the mixed layer clearly possesses the characteristics of the CBL thermals, and the turbulent eddies can be seen obviously. The comparison of the vertical distribution of the turbulent velocity variables indicates that the modeling in the new tank is better than in the old one. The experiment data show that the thermal＇s motion in the entrainment zone sometimes fluctuates obviously due to the intermittence of turbulence. Analyses show that this fluctuation can influence the agreement of the measurement data with the parameterization scheme, in which the convective Richardson number is used to characterize the entrainment zone depth. The normalized square velocity wi^2/w＊^2. at the top of the mixed layer seems to be time-dependent, and has a decreasing trend during the experiments. This implies that the vertical turbulent velocity at the top of the mixed layer may not be proportional to the convective velocity （w＊）.     

循环温度场作用下PCC能量桩热力学特性模型试验研究

PCC能量桩是河海大学岩土所开发的一种新型能量桩技术。在常规桩基静载荷模型试验基础上,将PCC能量桩放置在南京典型砂土中,并通过导热管内水体的循环对模型桩体施加温度场,以模拟PCC能量桩在实际运行过程中的承载力特性与受力机制,PCC能量桩先加载至工作荷载（极限荷载的一半）,再施加热-冷循环一次,最后加载至极限荷载,测得不同温度下PCC能量桩的荷载-位移关系曲线、桩身应力-应变关系曲线等变化规律。试验结果表明,能量桩换热过程中,热量更容易从桩体传向土体（即夏季模式的热循环）;热循环及制冷循环都明显改变了桩顶位移值,且往复循环作用下产生的塑性变形不能完全恢复,其积累变形可能危害上部结构安全;桩身受温度场作用产生的热应力相对较大,且不同约束条件下其变化值有所差异;在制冷循环下,桩底部甚至可能产生较大拉应力。     

我国周边海域典型海洋锋特征建模研究

基于海洋锋空间位置、水平分布结构和垂直扩展特征等时空特征参数,结合海洋锋空间结构几何模型,建立了区域海洋锋温盐三维结构快速重构特征模型,对黄海西部沿岸锋和东海黑潮中段锋锋区温度场进行了仿真计算,并与实测数据进行了比较分析,实验结果表明：仿真结果与实测数据符合较好,实验结果验证了特征模型的有效性和可推广性。海洋锋区声速具有明显的水平梯度变化,对声纳的水下探测和反探测产生显著影响,因此,需要建立实时估计获取锋区水下温、盐结构的方法。海洋锋特征模型能够快速有效地重构海洋锋区温度场,为实时获取海洋锋水下结构特征提供了方法。     

气候试验箱温度波动度分析

温度波动度作为气候试验箱的主要技术参数,对温度测量结果有着很大的影响,为了正确模拟环境温度条件,就必须保证气候试验箱的温度场波动度等技术指标符合试验箱标准的要求。本文依据相关技术规范,采用两种温度传感器对气候试验箱温度波动度进行测试,分析温度波动度产生的原因及影响波动度的因素。经研究发现,温度波动度的大小不仅和试验箱本身的性能有关,还和测量所使用的传感器有关。依据温度波动度产生原因和影响因素,在工作中采取措施减少温度波动度对温度测量的影响。     

渗流作用下粗粒土冻结壁交圈规律及预测模型探索

由于渗流作用下的冻结壁发育规律不明等原因,部分冻结法施工工程依靠人工经验,缺乏科学的预测模型,与精准化设计和控制还有很长的距离。为探索渗流作用下冻结法施工中粗粒土层冻结壁的演化规律,本文首先建立冻结法施工数值模型,并通过室内模型试验反演验证所建立模型的有效性和适用性。之后,考虑渗流速度、冻结管间距、环境温度、含水率和导热系数等五个因素,开展冻结壁形成正交数值试验,确定冻结壁交圈时间和厚度的主控因素。最后,通过数值模拟研究主控因素作用下冻结壁的发育和演化规律。基于结果建立临界流速、冻结壁厚度、冻结壁交圈时间的预测模型,给出冻结法施工参数的选择方案。结果表明,建立的冻土水热相变耦合模型可有效模拟渗流条件下土体冻结过程,能够满足冻结壁发育过程计算分析的需要。基于正交数值试验结果发现,渗流速度对冻结壁厚度和交圈时间的贡献百分比分别为78%和52%,是影响冻结壁能否交圈和最终厚度的主控因素。当渗流速度超过一定阈值时,冻结壁无法交圈。本文将这一阈值定义为冻结法施工中的临界流速。当冻结壁能够交圈,其最终形成的冻结壁厚度也主要由渗流速度决定,二者呈负指数函数关系。冻结管间距对冻结壁最终厚度影响不大,但...