基于ANSYS的定量水体温度场分析

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1、分类号：TB131密级：UDC：编号：201321202017河北工业大学硕士学位论文论文题目基于ANSYS的定量水体温度场分析论文作者：徐斌学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：机械工程指导教师：李为民职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金项目(11375210)；国家自然科学基金项目(11405181)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalManufactureandAutomationQUANTITATIVEWATERTEMPERAT

2、UREFIELDANALYSISONANSYSbyXubinSupervisor:Prof.LiWeiminApril2016ThisworksupportedbytheNaturalScienceFoundationofChina,No.11375210,andtheNaturalScienceFoundationofChina,No.11405181原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所

3、涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2016年5月关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2016年5月导师签名：日期：2016年5月

4、摘要由于高能物理宇宙线实验项目的特点，实验平台需要选址在高海拔地区，如中日合作的Asγ实验和中意合作的ARGO实验（西藏羊八井），而高海拔地区一般也是高寒、常年冻土区，这给实验项目的保温带来了巨大的挑战，如何完成保温工作并且降低保温工作的成本是工程项目的重中之重。本文以西藏羊八井建设的国家十二五计划“大型高海拔空气簇射观测站”（LHAASO）的预先研究子项目Muon探测器为试验依据，结合当地温度、气候、环境等条件，进行了长期的观测，测得空气层以及不同深度土层的温度变化值，运用MATLAB拟合出多个温度函数，然后运用ANSYS建立几何模型，将观测得到的函数施加到模型上，

5、经过分析得出探测器水体温度变化，再将得出的结果与实际测量结果进行对比，验证仿真方法的可行性；然后将仿真方法应用于稻城（LHAASO项目的实验站址）水体保温对象，进行仿真预测，最终得到合适的保温层材料及厚度，使其达到经济性和适应性的平衡。本文的主要研究内容包括以下几个方面：（1）ANSYS仿真运算的理论分析以及保温层的厚度估算。（2）通过对实验模型的长期监测，拟合出空气层及不同深度土层的温度函数。（3）根据羊八井的气候条件，运用ANSYS进行水体温度场的建模与数据分析。（4）将ANSYS仿真的数据与实测数据进行对比，对仿真模型进行可行性分析。（5）对Muon探测器水体保

6、温层材料及厚度提出了指标要求，为LHAASO项目中的Muon探测器顺利建设打下了基础。关键词：保温层；ANSYS；温度场；有限元；LHAASO；导热系数IIIABSTRACTBecauseofthespecialtyofhighenergyphysicscosmicrayprojects,thetestinggroundshouldbeonhighaltitudeplaces,suchastheprojectAsγconductedbyChinaandJapan,andtheprojectARGO(TibetYangbajing)conductedbyChinaand

7、Italy.However,thehighaltitudeplacesarecoldandpermafrostregions,whichbringsgreatchallengestotheexperimentprojectheatpreservation,howtoachieveheatpreservationandreduceheatpreservationcostisthetoppriorityoftheproject.ThispaperisbasedontheprojectLHAASO’ssub-projectMuondetector.Anda