[發明專利]一種利用二維散熱反演混凝土絕熱溫升的方法

有效

• 申請號: 201410245084.5
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104007138B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 胡昱;李慶斌;徐崢;高鵬;王毅;蘇軍安;梁國賀
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國長江三峽集團公司;中國水電顧問集團中南勘測設計院有限公司
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種利用二維散熱反演混凝土絕熱溫升的方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)首先制作圓筒式空心模具，在空心模具下部鋪設一層保溫材料(2)，同時在模具四周分別鋪設保溫材料，厚度為下部保溫材料的三分之一到五分之一；

2)沿模具高度方向選定m個不同高度的位置，其中m至少為3，間距均為l，澆筑混凝土，并在每個選定的高度位置沿模具徑向布置并固定n個溫度傳感器(3)，其中n至少為3，間距均為h；

3)繼續澆筑混凝土，澆筑完成后振搗混凝土，然后在模具上部鋪設與下部相同厚度的保溫材料(2)，立即放入養護室中養護；

4)使用溫度采集模塊每隔固定時間Δτ采集混凝土內溫度傳感器的溫度信號；

5)利用差分方法計算溫度場：任取一個溫度傳感器作為測溫點，該測溫點設為O點，要求該點不在橫剖面圓心上，且不是最外側一層測溫點；沿徑向取與O點相鄰的兩個測溫點，分別設為A點和B點，O、A、B三點位于同一半徑上，其中A點靠近圓心，間距為h；再沿軸向取與O點相鄰的兩個測溫點，分別設為C點和D點，O、C、D三點位于同一直線上，間距為l；

6)O點在τ+Δτ時刻的溫度由O、A、B、C、D五點在τ時刻的溫度來表示：

由熱傳導方程及混凝土徑向、軸向二維散熱得到下式：

$T_{O,\mathrm{\τ}+\mathrm{\Δ\τ}}=(1-2b_1-2b_2)T_{O,\mathrm{\τ}}+(b_1-\frac{b_{1}h}{2r})T_{A,\mathrm{\τ}}+(b_1+\frac{b_{1}h}{2r})T_{B,\mathrm{\τ}}+b_2(T_{C,\mathrm{\τ}}+T_{D,\mathrm{\τ}})+\mathrm{\Δ\θ}---\left(1\right)$

b₁＝aΔτ/h² (2)

b₂＝aΔτ/l²

式中，T_O,τ為O點在τ時刻的溫度，T_O,τ+Δτ為O點在τ+Δτ時刻的溫度，T_A,τ，T_B,τ，T_C,τ，T_D,τ分別為A、B、C、D點在τ時刻的溫度，r為O點到圓心距離，h為徑向測溫點間距，l為軸向測溫點間距，Δτ為時間步長，a為導溫系數，Δθ為從τ到τ+Δτ時間段內的絕熱溫升值；b₁，b₂為中間變量，b₁+b₂≤1/2；

7)設t_i,j為第i個高度位置的橫剖面上第j個徑向位置測溫點的實測溫度，重復步驟5)～6)，由初始時刻的t_i,j，1≤i≤m，1≤j≤n得到Δτ時刻的計算溫度T_i,j，2≤i≤m-1，2≤j≤n-1，與Δτ時刻的實測溫度t_i,j比較，進行優化計算求出Δθ和b₁，b₂使得(3)式的值最小：

$\underset{i=2}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=2}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{(T_{i,j}-t_{i,j})}^2---\left(3\right)$

重復步驟7)，由Δτ時刻的t_i,j，1≤i≤m，1≤j≤n，得到2Δτ時刻的計算溫度T_i,j，2≤i≤m-1，2≤j≤n-1，與實測溫度比較，進行優化計算求出此時段的Δθ和b₁，b₂，以此類推，算出各個時段的溫升。