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基于温度示踪的地下水流速测量研究

河南科学 2024年第5期42卷 660-667页

作者：陈亮杨华清颜书法滕耀宗河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098 河海大学岩土工程研究所南京210098 西藏农牧学院西藏土木水利电力工程技术研究中心西藏林芝860000 国网浙江省电力有限公司平湖供电公司浙江嘉兴314200

研究地下水的流动特性具有重要的意义,在以往的研究中,分布式温度传感可以用于识别地下水的渗流速度和位置,受此启发,通过建立数学模型和物理模型模拟现场环境及工况,基于点热源主动加热以及对加热阶段和冷却阶段的连续温度监测,推导出... 详细信息

研究地下水的流动特性具有重要的意义,在以往的研究中,分布式温度传感可以用于识别地下水的渗流速度和位置,受此启发,通过建立数学模型和物理模型模拟现场环境及工况,基于点热源主动加热以及对加热阶段和冷却阶段的连续温度监测,推导出温度变化速率与一维地下水渗流速度的函数关系,并通过室内试验予以验证.结果显示,在地下水流速为一维且恒定、流速较大且范围在1×10^(-3)~1×10^(-2)cm/s时,可以通过该方法进行流速的计算.在工程实际中可以该方法用于在空间和时间维度上监测温度和渗流情况.

关键词：温度示踪点热源渗流速度渗流监测

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点热源渗流监测系统影响因素的试验研究

实验科学与技术 2022年第1期20卷 16-21页

作者：艾婷刘洋张朝鹏兰中仁陈江四川大学建筑与环境学院成都610225

温度示踪法是渗流监测的重要手段。该文基于能消除渗流方向影响的点热源渗流监测系统,选取传感-加热单元的集成方式、监测管几何尺寸、加热电压、加热时长4个因素进行了对比试验,研究各类因素对点热源渗流监测系统监测效果的影响。结果... 详细信息

温度示踪法是渗流监测的重要手段。该文基于能消除渗流方向影响的点热源渗流监测系统,选取传感-加热单元的集成方式、监测管几何尺寸、加热电压、加热时长4个因素进行了对比试验,研究各类因素对点热源渗流监测系统监测效果的影响。结果表明:该文所采用的两种传感-加热单元集成方式均能获得较好的监测结果;监测管几何尺寸对监测结果影响较大,监测管与传感-加热单元的间隙越大,监测效果越差;加热电压和加热时长对监测结果几乎没有影响。试验结果有助于提高渗流监测精度,从而有效预防工程事故的发生。

关键词：点热源渗流监测光纤光栅温度示踪法

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基于红外测温的内部点热源的识别

红外与激光工程 2015年第3期44卷 837-844页

作者：贾文抖范春利孙丰瑞杨立海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

基于表面测温的内热源识别问题在红外无损检测、微生物发酵、弹药和食物存储等领域都有重要的应用。利用遗传算法对导热反问题中热源项的反演问题进行了识别研究,系统地分析了多种因素对热源参数识别结果的影响。通过具体算例的求解,证... 详细信息

基于表面测温的内热源识别问题在红外无损检测、微生物发酵、弹药和食物存储等领域都有重要的应用。利用遗传算法对导热反问题中热源项的反演问题进行了识别研究,系统地分析了多种因素对热源参数识别结果的影响。通过具体算例的求解,证明了该方法可以很好地解决内部点热源参数识别的问题。同时识别多个点热源的强度和位置时,结果都比较准确;在测温信息减少到依靠一边测温时,仅有远处的点热源的位置识别结果出现偏差;在测温误差的标准差不超过1.0℃时,热源强度和位置的识别结果都是准确的。

关键词：点热源传热反问题遗传算法红外测温

含有同一高度相近点热源的置换式自然通风房间热分层流动研究

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暖通空调 2023年第5期53卷 99-103,21页

作者：杨长青刘玉波李安桂高小攀高腾罗文豪乔玲敏西安建筑科技大学西安710055 烟台艾克伦特新能源科技有限公司烟台

研究了自然通风房间内同一高度的2个相近点热源对房间热分层流动的影响。基于等强度点热源羽流耦合扩散规律,推导得出同一高度相近点热源房间的热分层高度计算模型,并分析了热源距地板高度、风口面积等因素对热压自然通风的影响。研究表... 详细信息

研究了自然通风房间内同一高度的2个相近点热源对房间热分层流动的影响。基于等强度点热源羽流耦合扩散规律,推导得出同一高度相近点热源房间的热分层高度计算模型,并分析了热源距地板高度、风口面积等因素对热压自然通风的影响。研究表明:随着热源高度增大或当量有效孔口面积增大,量纲一热分层高度增大;随着热源高度增大,房间热分层高度的上、下限值增大;两热源独立的量纲一阈值随着热源高度增大而减小,随着当量有效孔口面积增大而增大。

关键词：自然通风热分层点热源双热源热羽流热源高度风口面积

点热源触发的超导复合材料低温广义热传导特性分析

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低温物理学报 2017年第4期39卷 55-59页

作者：童玉锦王省哲兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室土木工程与力学学院

本文针对超导材料在低温和跨温区环境下的热传导特性,基于广义热传导理论并考虑超导材料低温下的比热、热导率的温度依赖性,建立了一描述超导复合带材在点热源触发下的非线性热传导模型.采用有限元法进一步求解获得了超导复合带材低温... 详细信息

本文针对超导材料在低温和跨温区环境下的热传导特性,基于广义热传导理论并考虑超导材料低温下的比热、热导率的温度依赖性,建立了一描述超导复合带材在点热源触发下的非线性热传导模型.采用有限元法进一步求解获得了超导复合带材低温和跨温区环境下的温度场演化特征.研究结果表明:低温下超导复合材料的参数温度依赖性对其温度分布与热传导特性有着显著影响,其随初始环境温度的升高而逐渐减弱;热松弛时间对低温下超导材料的热传导具有显著影响.另外,文中还讨论了超导复合材料不同铜超比对其低温热传导的影响等.

关键词：超导复合材料低温点热源广义热传导

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土体含水率监测的移动点热源法研究

岩土力学 2022年第7期43卷 2025-2033页

作者：张婵青何凤飞姜顺航曾子真熊峰陈江四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065 四川大学灾变力学与工程防灾四川省重点实验室四川成都610065 四川大学建筑与环境学院四川成都610065

土体含水率监测的线热源法对加热功率要求较高,当热源强度不稳定时,监测结果容易受到影响。为了解决线热源法的不足,提出了土体含水率监测的移动点热源(point heat source,PHS)法。该方法利用土体热物性与含水率之间的相关性,通过监测... 详细信息

土体含水率监测的线热源法对加热功率要求较高,当热源强度不稳定时,监测结果容易受到影响。为了解决线热源法的不足,提出了土体含水率监测的移动点热源(point heat source,PHS)法。该方法利用土体热物性与含水率之间的相关性,通过监测土体中PHS的降温规律间接识别含水率。通过数值模拟研究了点热源在含水率均匀分布的土体中的传热规律,根据热源降温曲线的特征,定义了含水率判别指标η,进而建立了含水率与判别指标的拟合关系,并对监测灵敏度的影响因素进行了参数分析。在含水率非均匀分布的土体中开展了点热源降温规律的数值模拟,根据测点降温时程曲线计算含水率判别指标,并利用含水率与判别指标的拟合公式反演含水率分布。结果表明,点热源法反演得到的含水率分布与实际值吻合较好,验证了该方法的理论可行性。通过模型试验进一步验证了该方法的可行性。

关键词：土体含水率点热源光纤光栅降温规律数值模拟

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基于热效应的涉水混凝土工程裂缝监测方法

工程科学与技术 2023年第1期55卷 296-303页

作者：陈江熊杰李宇驰熊峰四川大学灾变力学与工程防灾四川省重点实验室四川成都610065 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065 四川大学建筑与环境学院四川成都610065

相比于常规混凝土结构,水下混凝土结构开裂对结构安全具有更加恶劣的影响,准确、及时地监测裂缝的发生发展过程,对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。本文基于流体–热源–裂缝的热效应耦合作用,提出水下混凝土结构裂缝监测的温... 详细信息

相比于常规混凝土结构,水下混凝土结构开裂对结构安全具有更加恶劣的影响,准确、及时地监测裂缝的发生发展过程,对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。本文基于流体–热源–裂缝的热效应耦合作用,提出水下混凝土结构裂缝监测的温度示踪法,并设计3种裂缝监测方案,分别采用监测管–多孔套管组件、监测管–空心套管组件和监测管–灌水管组件实现开裂信息与开裂部位热力学信息的转换。其中:前两种监测方案主要利用热传导原理,使开裂后裂缝周围介质的热力学参数发生改变,从而改变热量传递规律;第3种方案主要利用对流传热原理,通过灌水使裂缝截面产生对流传热效应,从而提高传热速度。针对上述3种监测方案,分别制作了混凝土梁试件,采用光纤光栅温度传感器和陶瓷加热管组成的传感加热单元开展了瞬态传热模型试验,根据热源降温曲线的分段特征,定义了反映热源降温速度的判别指标,利用该指标进行裂缝的识别,并对3种方案的裂缝识别效果进行分析和对比。结果表明:3种监测方案均能很好地判断是否有裂缝产生;在裂缝定位方面,方案3效果更好;在裂缝宽度定量识别方面,方案1无法识别裂缝宽度,方案2仅可在流动水环境中识别裂缝宽度,方案3可根据渗漏流量识别裂缝宽度。

关键词：结构健康监测裂缝检测点热源光纤光栅温度示踪法

线性温变和点热源作用下椭圆夹杂问题中的温度函数

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暨南大学学报（自然科学与医学版） 2004年第3期25卷 310-314页

作者：宁志华暨南大学土木工程系广州510632

探讨了如何求解线性温变和点热源作用下椭圆夹杂问题的温度函数.通过将复变函数的分区全纯函数理论、Cauchy型积分和Riemann边值问题相结合,求得各分区之间的解析关系,获得了问题的温度场.

关键词：椭圆夹杂线性温变点热源温度函数

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岩土体渗流监测的点热源法及监测系统研究

岩土体渗流监测的点热源法及监测系统研究

作者：方晓四川大学

学位级别：硕士

我国目前正在大力推进“一带一路”的战略部署,基础设施互联互通是“一带一路”的重点建设领域。大型基础设施建设和运营过程中的安全问题就显得十分重要。因此,在岩土工程的施工和运行期,均需采取一定的监测手段,及时反馈岩土结构的力... 详细信息

我国目前正在大力推进“一带一路”的战略部署,基础设施互联互通是“一带一路”的重点建设领域。大型基础设施建设和运营过程中的安全问题就显得十分重要。因此,在岩土工程的施工和运行期,均需采取一定的监测手段,及时反馈岩土结构的力学状态,进而评估工程安全。渗流是影响岩土体稳定性的一个重要因素,很多岩土工程事故都与渗流有关,而渗流具有隐蔽性、空间和时间上的随机性。因此,迫切需要研究渗流水与多孔介质的作用机理及相应的渗流监测理论,研发高性能渗流监测系统及识别方法,进一步提高大型基础设施的健康监测水平,更加可靠地保证人民的生命财产安全。针对渗流监测线热源法的不足,本文基于光纤光栅传感技术,结合理论分析和试验论证,开展了渗流监测的点热源法的研究。首先通过数值模拟和模型试验研究了入渗角度对线热源法监测渗流的影响,发现其监测结果受渗流方向影响,进而利用点热源的球对称性,提出了一种渗流监测的点热源法,并研发了一套点热源移动分布式渗流监测系统。利用该系统开展了一系列的标定试验和集中渗漏监测的模型试验,验证了点热源法在消除渗流方向影响的可行性和实现渗流状态反演的有效性。通过对以上内容的研究,本文取得的主要成果如下:1、建立了热源在多孔介质中散热的数学模型,采用有限元法研究了入渗角度θ和渗流速度对线热源散热过程的影响,分析了其散热机理,基于此,定义了渗流判别指标ξ。数值模拟和模型试验研究结果表明:线热源的散热速度与渗流速度和入渗角度均呈正相关性,渗流方向与线热源轴线垂直时,散热最快。2、基于点热源的球对称性,提出了构建点热源渗流监测系统来消除渗流方向影响的新理念。运用有限元软件对多孔介质中点热源的降温过程进行了数值模拟,并与线热源法作了对比,结果表明:当渗流速度一定时,随着入渗角度的增大,点热源的降温速度基本一致,即点热源的散热速度基本与入渗方向无关。3、设计了一种将FBG光纤光栅温度传感器与陶瓷加热管集成于一体,并利用铜管进行封装保护的传感-加热单元。基于此单元建立了点热源渗流监测系统,考虑渗流方向和渗流速度进行了多工况的标定试验,结果表明:随着渗流速度的增大,散热速度逐渐增大,判别指标ξ的绝对值也相应增大,即监测系统能够通过判别指标正确识别渗流状态;当渗流速度一定时,不同入渗角度下得到的系数ξ基本一致,证实了该点热源渗流监测系统能消除渗流方向对渗流速度识别结果的影响,从而避免由于渗流方向的不确定性所导致的误判。4、基于点热源渗流监测系统设计了一系列标定试验,研究了影响点热源渗流监测效果的敏感因素,得到如下结论:1)监测管几何尺寸对监测结果影响很大,为了获得理想的监测效果,传感-加热单元与监测管之间的间隙不宜太大;2)加热管与温度传感器间的填充材料类型对监测结果有一定影响,本文采用的铜管和导热胶两种填充材料均能获得较好的监测效果;3)加热电压和加热时长会影响降温初始温度,但对监测结果几乎无影响,说明本文方法可消除热源不稳定性对监测结果的影响;4)对于本文试验所采用的多孔介质,通过标定试验得到了渗流判别指标ξ与渗流速度自然对数的关系,发现二者的关系曲线呈反S型,当渗流速度较大或较小时,ξ对ln(v)不太敏感。基于以上结论,得到了一种监测系统的优化集成方案。5、基于监测系统的优化集成方案,考虑渗漏通道型式和渗漏强度的影响,开展了集中渗漏监测的模型试验,并根据试验结果对渗流速度进行反演,结果表明:反演的渗流速度分布结果能很好地进行渗流区域的定位,渗流速度的大小和分布范围与渗漏强度也定性相符;且其流量估算值与实测值吻合较好,表明所提出的渗流监测系统和识别方法是可靠和可行的。

关键词：光纤光栅渗流监测岩土体温度示踪法点热源线热源