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混凝土路面碳纤维发热线融雪化冰研究
| 论文题名： | 混凝土路面碳纤维发热线融雪化冰研究 |
| 关键词： | 融雪化冰系统;工程设计;有限元分析;碳纤维发热线;混凝土路面 |
| 摘要： | 目前，国内外普遍认识到使用碳纤维发热线融化路面积雪的优点，并对此进行了大量的试验研究。但由于受到试验条件的限制，研究的局限性较大，试验结果的稳定性也较差。因此，本文采用有限元法分析了布置碳纤维发热线的混凝土路面融雪化冰的性能。利用ANSYS热分析模块，建立了布置碳纤维发热线的混凝土路面的有限元分析模型，考虑发热线布置间距、环境温度、风力等级、积雪厚度以及输入功率等参数的影响，计算了1440种不同情况下的混凝土路面的温度-时间曲线。得到了如下主要结论: (1)结合热力学理论，分析了布置碳纤维发热线的混凝土路面融雪化冰系统热量传递、对流换热以及相变等过程。在ANSYS软件热分析模块中选取了合理的数值分析模型并确定了边界条件。考虑分层融雪的特点，优化了模型单元网格划分，以兼顾计算的效率与精度; (2)与室内外试验结果的对比证明了本文提出的有限元分析模型及计算方法的正确性; (3)融雪化冰的时间分别与碳纤维发热线间距、环境温度和输入功率成反比，与冰层厚度和风力等级成正比，融雪化冰的效率受碳纤维发热线间距、输入功率、环境温度、冰层厚度和风力等级等多因素影响，但碳纤维发热线间距及输入功率对其影响较大。当其他条件保持不变时，随积雪厚度的增加，风速变化对系统融雪化冰效率影响减小; (4)总结了不同情况下冰雪完全融化所需要的时间，可为工程设计提供参考。当碳纤维发热线布置间距、环境温度、风力等级和积雪厚度已知时，可按照时间要求选定系统的输入功率以达到融雪化冰的目的。 |
| 作者： | 张倩雯 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 吴智敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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