浅埋层复合拱型结构热特征分析

本文研究在有热辐射的非线性边界条件下,分析在浅埋层复合拱型结构热特征问题。 利用有限元FEPG软件的瞬态分析功能开发和模拟研究热辐射和热对流引起的温度场。算例表明,有限元方法不仅可以解决线性边界问题, 而且也可以处理诸如辐射边界的非线性边值问题。

案例：

      浅埋层复合拱型结构模型，模型分5层，分别为波纹钢层、混凝土碎石层、泡沫硂层、花岗岩层及黄土层。黄土层外表面考虑热辐射条件，辐射率为0.85 ，没有黄土层时外表面辐射率为0.9 ，波纹钢层内表面考虑对流换热条件，初始温度25度条件下，太阳照射1天，在有无黄土层情况下，浅埋层复合拱型结构温度变化规律。

计算模型

计算边界

计算模型网格

中午13点时不含水情况下温度云图

不含水情况下各土层顶上温度随时间变化曲线

中午13点时含水20%情况下温度云图

中午13点时含水45%情况下温度云图

中午13点时没有黄土情况下温度云图

四种情况下顶部温度随时间变化比较曲线图

结论：

•凭借有限元描述语言将已经得出的描述瞬态热传导的弱解积分形式的偏微分方程，在有限元自动生成系统FEPG平台下，成功地生成对应的有限元求解代码，并模拟了浅埋层复合拱型结构热特征问题。用FEPG实现可以免去了大量的有限元编程劳动。且程序易阅读、易修改。

•采用有限元数值模拟技术对浅埋层复合拱型结构进行有黄土层，不同含水情况下的热特征分析。计算结果表明不含水情况下升温快，降温慢。含水45%情况升温最慢，降温最快。

•采用有限元数值模拟技术对浅埋层复合拱型结构进行无黄土层热特征分析。计算结果表明温度升温最高点要晚于有黄土的时候，降温也比较缓慢。