太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)路基得熱和融雪機(jī)理研究

【摘要】： 我國北方大部分地區(qū)，冬季都會有不同程度的降雪天氣。路面積雪或結(jié)冰給交通造成很大的影響，給人民生活和國民經(jīng)濟(jì)造成損失。目前廣泛使用的融雪劑融化方法不僅對路面造成破壞，而且污染環(huán)境。而機(jī)械除雪法不夠徹底，并且除雪過程中會阻斷交通。因此，迫切需要尋求一種更為節(jié)能和有效的融雪化冰方法。 太陽能—土壤蓄熱融雪是在冬季利用夏季儲存在土壤中的太陽能來融化路面冰雪的方法。這種方法更為安全、有效、環(huán)保和節(jié)能。因此，很多道路包括人行道、車行道、斜坡、橋梁、高速公路以及醫(yī)院緊急進(jìn)口等都安裝了太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)。 本文建立了管壁—土壤—雪耦合模型對太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)融雪機(jī)理進(jìn)行了分析。得出了融雪過程中溫度場和相界面移動規(guī)律，并對系統(tǒng)參數(shù)的選擇進(jìn)行分析，得出融雪所需時間與影響融雪系統(tǒng)工作特性的一些參數(shù)(外界環(huán)境條件，管徑，埋管深度，管間距)的關(guān)系。在此模型基礎(chǔ)上，本文又考慮了將雪作為多孔介質(zhì)，加入了更為符合實(shí)際情況的兩點(diǎn)模型，深化了對雪融化機(jī)理的研究。并將這兩種模型進(jìn)行了對比，分析了兩者的不同之處。在此同時，對夏季土壤蓄熱路基得熱部分進(jìn)行了初步的模擬計算，得出哈爾濱市某日逐時路面平均溫度、得熱量和出口溫度，討論了系統(tǒng)參數(shù)(入口流速和路面瀝青導(dǎo)熱系數(shù))對系統(tǒng)性能的影響，并得出了安裝本系統(tǒng)可起到降低路面溫度的作用。本文采用采用建模軟件GAMBIT建立物理模型，以數(shù)值計算軟件FLUENT進(jìn)行模擬計算。 所得結(jié)論對太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化有重要的參考價值。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 土壤蓄熱 融雪
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：U416.1;TK519
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-30
• 1.1 研究的背景和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 道路除雪方法介紹9-11
• 1.2.2 太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 融雪模型的發(fā)展14-28
• 1.3.1 穩(wěn)態(tài)模型14-18
• 1.3.2 瞬態(tài)模型18-28
• 1.4 FLUENT軟件介紹28
• 1.5 本文主要工作28-30
• 2 太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)原理30-34
• 2.1 太陽能—土壤蓄熱融雪系統(tǒng)簡介30-31
• 2.2 路面埋管承重強(qiáng)度計算31-34
• 3 融雪模型Ⅰ及系統(tǒng)參數(shù)對融雪時間影響分析34-46
• 3.1 數(shù)學(xué)模型34-35
• 3.2 幾何模型與網(wǎng)格劃分35-37
• 3.3 定解條件37-38
• 3.4 系統(tǒng)參數(shù)選取38
• 3.5 模擬結(jié)果38-44
• 3.5.1 溫度分布與相變界面規(guī)律38-39
• 3.5.2 融化速度隨時間的變化關(guān)系39-41
• 3.5.3 參數(shù)分析41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 4 融雪模型Ⅱ及管壁溫對融雪時間影響分析46-52
• 4.1 數(shù)學(xué)模型46-48
• 4.2 參數(shù)選取48
• 4.3 模擬結(jié)果48-51
• 4.3.1 相變界面規(guī)律48-50
• 4.3.2 參數(shù)分析50
• 4.3.3 和本文第三章模擬進(jìn)行對比50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 5 系統(tǒng)夏季路基蓄熱研究52-63
• 5.1 介紹52
• 5.2 模型建立52-53
• 5.3 定解條件53-56
• 5.3.1 邊界條件53-55
• 5.3.2 參數(shù)選取55-56
• 5.4 結(jié)果分析56-62
• 5.4.1 瀝青路面材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響56-59
• 5.4.2 水進(jìn)口流速的影響59-61
• 5.4.3 有無管道時路面溫度對比61-62
• 5.5 結(jié)論62-63
• 結(jié)論63-65
• 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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冷熱聯(lián)供運(yùn)行地下?lián)Q熱器溫變和熱泵能效    齊子姝;高青;劉研;于鳴;

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地源熱泵系統(tǒng)融雪化冰可靠性設(shè)計及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測    屠艷平

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地能利用熱泵系統(tǒng)能量多樣化機(jī)制及其效能    齊子姝

橡膠顆粒彈性除冰路面關(guān)鍵技術(shù)研究    姚莉莉

傳導(dǎo)型瀝青混凝土的流變特性與疲勞研究    李文濤

纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)混凝土融雪化冰的技術(shù)研究    黃婷婷

基于土壤源熱泵路面融雪系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究    林艷艷

蒸汽射流除冰機(jī)理及效率研究    侯慶落

TRC輕質(zhì)薄壁外掛墻板的開發(fā)研究    戴清如

耐融雪劑植物的篩選及融雪劑對微生物多樣性的影響    王雙印

橡膠顆粒除冰雪瀝青混合料設(shè)計與施工工藝研究    孫寶鋒

橡膠顆粒瀝青混合料橋面鋪裝破冰技術(shù)研究    曹高尚

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碳纖維/玻璃纖維格柵增強(qiáng)瀝青混凝土加熱電阻穩(wěn)定性研究    姜寶龍

露天管道防凍方案的研究    賈衡,李炎鋒,馮義

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摻加K型外加劑改善公路路面混凝土抗鹽剝蝕性能的研究    聶鵬

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除冰雪劑對路緣石的破壞    聶鵬

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新型環(huán)保除冰劑研究    王寶民,王立久,任錚鉞,靳玉君

慎用氯鹽除冰劑和防凍劑    洪乃豐

水泥混凝土路面現(xiàn)場撒鹽破壞試驗(yàn)研究    王超,郭榮泰,楊全兵,黃士元,王如彬

發(fā)熱電纜用于路面融雪化冰的技術(shù)研究    武海琴

道路融雪地能利用熱循環(huán)基本性能模擬分析    高青;劉研;林密;

基于水熱平衡的融雪過程研究    賀青山;劉志輝;魏召才;

利用人造衛(wèi)星資料研究山地流域的融雪預(yù)報和流量預(yù)報方法    西川肇;丸安隆和;諸一驊;

北京道路冬季融雪問題研究    傅沛興

太陽能和地表熱能道路融雪化冰系統(tǒng)    朱強(qiáng),宋著坤,趙軍

利用湖水為熱源的熱泵融雪系統(tǒng)    王榮光

化學(xué)融雪與大橋結(jié)構(gòu)耐久性    劉麗平;

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