2.根據權利要求1所述的大體積混凝土結構的水化熱計算方法，其特征在于該方法包括如下步驟：
步驟1.混凝土瞬態熱傳導：
將瞬態熱傳導方程寫作：
ρ C ∂ T ( x , y , z , t ) ∂ t = λ T Δ T ( x , y , z , t ) + ∂ Q ∂ t - - - ( 1 ) ]]>
其中，ρ為混凝土密度；C為混凝土比熱；λT為混凝土導熱；Q為單位質量混凝土放熱量；x,y,z為空間坐標；t表示時間；T表示溫度；△為拉普拉斯算子；
將包含冷卻水管的混凝土綜合放熱量分為兩個部分：
∂ Q ∂ t = ∂ Q + ∂ t + ∂ Q - ∂ t - - - ( 2 ) ; ]]>
步驟2.混凝土水化放熱量：
引入水化度ξ作為化學反應系統的中間變量：
∂ Q + ∂ t = Q ∞ ∂ ξ ∂ t - - - ( 3 ) ]]>
其中，Q∞為單位質量混凝土完全水化的放熱量；
用以下方程描述水化度反應速率與溫度T和化學反應親和力Aξ(ξ)的關系：
∂ ξ ∂ t = A ξ ( ξ ) exp ( - E a R T ) - - - ( 4 ) ]]>
式中，Ea為化學反應活化能，R為理想氣體常數；
通過熱力學推導求得化學反應親和力：
A ξ ( ξ ) = β 1 ( β 2 + β 3 ξ + ξ 2 ) ( ξ ∞ - ξ ) exp ( - η ‾ ξ ξ ∞ ) , - - - ( 5 ) ]]>
式中，β1、β2、β3均為材料常數，表示自由水在水化產物中擴散的黏度，ξ∞表示最終水化度；Q∞、Ea、β1、β2、β3、ξ∞通過材料試驗得到；
步驟3.水管冷卻效應：由能量平衡方程，單位長度的水管在單位時間吸收的熱量與等于水流內能的增長：
式中，cw為水的比熱容，m&w為水的質量流率，Tw為水溫，Vl為沿水管方向長度增量，dTw(Vl)為水管長度增量為Vl對應的水溫增量；Tw(l)和Tp(l)分別為水管長度l處，水的溫度以及管壁的溫度；K為綜合熱交換系數，通過傳熱學中方法求得：
K = 1 r w + r p - - - ( 7 ) ]]>
式中，rw和rp分別為水和水管單位長度的熱阻；
r w = 1 2 πRh w - - - ( 8 ) ]]>
h w = N u λ w 2 R - - - ( 9 ) ]]>
式中，R為水管內半徑，hw為水的對流換熱系數，λw為水的導熱系數，Nu為努賽爾數，通過波爾特程求解:
N u = 0.023 R e 4 / 5 P r n P r = μc w λ w - - - ( 10 ) ]]>
式中，Re為雷諾數，Pr為普朗特數，n為常數,μ為水的粘度；
單位長度水管熱阻用以下公式求得：
r p = l n ( R / R 0 ) 2 πk p - - - ( 11 ) ]]>
式中，R0為水管外半徑，kp為水管材料的導熱系數；
在水管各項熱學參數確定的情況下，根據方程(7)～(11)，求解出綜合熱交換系數K；
方程(6)的求解；采用以下假設進行處理：
①沿水流方向，同一截面水管外壁溫度相等，均為Tc(l)，則
dS＝2πR0dl (12)
②水管內水溫沿水流方向均勻上升，即：
dT w ( V l ) = T w , o - T w , i L d l - - - ( 13 ) ]]>
T w ( l ) = T w , o - T w , i L l - - - ( 14 ) ]]>
式中，Tw,o和Tw,i分別為水管出口和進口的水溫，L為水管總長；結合式(12)及式(13)，式(6)變為：
最終，求得Tw,o與Tp(l)的關系：
同理，推求Tw(l)與Tp(l)以及進口水溫Tw,i之間的關系式：
式中，僅Tp(l)為未知，在得到Tp(l)的情況下，可求解得到對應的Tw(l)；
最后，對于沿水流方向長度為l處的水管，冷卻水吸收的熱量Q-用以下方程求得：
∂ Q - ∂ t = K ( T p ( l ) - T w ( l ) ) 2 πR 0 d l - - - ( 20 ) ; ]]>
步驟4.方法的實現：
4.1混凝土水化度
將溫度及水化度離散化：
∂ ξ t + δ t ∂ t = ( ξ t + δ t - ξ t ) δ t - - - ( 21 ) ]]>
∂ T t + δ t ∂ t = ( T t + δ t - T t ) δ t - - - ( 22 ) ]]>
因此,水化方程轉化為：
( ξ t + δ t - ξ t ) δ t = A ξ ( ξ t + δ t ) exp ( - E a RT t + δ t ) - - - ( 23 ) ]]>
ξ t + δ t - ξ t - A ξ ( ξ t + δ t ) exp ( - E a RT t + δ t ) δ t = 0 - - - ( 24 ) ]]>
混凝土熱傳導基本的能量平衡方程表示為：
∫ V ρ C ∂ T ( x , y , z , t ) ∂ t d V = ∫ S λ T Δ T ( x , y , z , t ) d S + ∫ V Q ∞ ∂ ξ ∂ t d V - - - ( 25 ) ]]>
結合方程(23)和(24)推出：
∫ V ρ C ( T t + δ t - T t ) δ t d V = ∫ S λ T Δ T ( x , y , z , t ) d S + ∫ V Q ∞ ( ξ t + δ t - ξ t ) δ t d V - - - ( 26 ) ]]>
T t + δ t - T t δ t ∫ V N T ρ C N d V = - ∫ V λ T ▿ N T ▿ T ( x , y , z , t ) d V + ( ∫ V N T Q ∞ ( ξ t + δ t - ξ t ) δ t d V ) - - - ( 27 ) ]]>
T t + δ t - T t δ t C t + δ t = - K t + δ t T t + δ t + Q ( 1 δ t C + K ) T t + δ t = Q + 1 δ t CT t - - - ( 28 ) ]]>
式中N為形函數矩陣，上標T指代矩陣或向量的轉置，K和C分別為導熱和比熱矩陣；在隱式時間積分方法中，節點溫度以及水化度的求解由以下步驟完成：
(1)輸入變量：δt,Tt,ξt,Kt和Ct；
(2)設置合適的時間增量值并初步估算Tt+δt的值；
(3)采用牛頓-拉普森迭代方法求解ξt+δt的值:
ξ t + δ t k + 1 = ξ t + δ t k - f ( ξ t + δ t k ) f ′ ( ξ t + δ t k ) - - - ( 29 ) ]]>
f ( ξ t + δ t k ) = ξ t + δ t k - ξ t - A ξ ( ξ t + δ t k ) exp ( - E a RT t + δ t ) δ t - - - ( 30 ) ]]>
式中k指迭代步數，指的導數，并且在條件
其中，Tol是迭代的容差)符合時，執行迭代，直至達到容差要求；
(4)分別計算Q,Kt+δt以及Ct+δt矩陣，并驗證方程(28)的平衡性；如果方程(28)達到平衡狀態，那么繼續下一步，即步驟(5)；否則返回步驟(2)并重新調整溫度增量值；
(5)輸出變量值:Tt+δt,ξt+δt,Kt+δt以及Ct+δt；
4.2水管沿程吸熱量
水管熱傳導基本的能量平衡方程表示為：
∫ V ρ p C p ∂ T ( l , t ) ∂ t d V = ∫ S λ p Δ T ( l , t ) d S - ∫ l ∂ Q - ∂ t d l - - - ( 31 ) ]]>
同上節的推導，得到平衡方程：
T t + δ t - T t δ t C t + δ t = - K t + δ t T t + δ t - Q - ( 1 δ t C + K ) T t + δ t = 1 δ t CT t - Q - - - - ( 32 ) ]]>
K和C分別為導熱和比熱矩陣；為了形成Q矩陣，Q-在方程(20)中求解，結合方程(19):
在隱式時間積分方法中，水管節點溫度以及水的溫度的求解由以下步驟完成：
(1)輸入變量：δt,Tt,l；輸入常量：Tw,i,m&w,R0,K,Kt和Ct；
(2)設置合適的時間增量值并初步估算Tt+δt的值；
(3)已知節點溫度值，依據方程(19)、方程(20)和方程(35)，分別計算Tw,o,Tw(l),的值；
(4)計算Q-,Kt+δt以及Ct+δt矩陣，并驗證方程(32)的平衡性；如果方程(32)可以達到平衡狀態，那么繼續下一步，即步驟(5)；否則返回步驟(2)并重新調整溫度增量值；
(5)輸出變量值:Tt+δt,Tw(l),Tw,o。
