基于电阻网法的路面融雪化冰系统数值模拟.pdf

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1、第33卷第1期2016年1月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVok33No．1Jan．2016doi：10．3969／j．issn．1002-0268．2016．01．008基于电阻网法的路面融雪化冰系统数值模拟李赏1，韩文博2，姚亚军1，韩念琛1(1．太原理工大学化学化工学院，山西太原030024；2．广东工业大学自动化学院，广东广州510006)摘要：采用有限元分析方法研究电阻网用于路面融雪化冰的传热机理，以传热学为理论基础，推导出系统数学模

2、型在进行数值分析时所遵循的控制微分方程及定解条件，并施加裁荷，获取在不同的镝装功率和环境条件下的路面温度及结构层内的温度分布、升温规律。制作了试验模型，并设计装置连接思路，通过试验获得与有限元分析方法中相同条件下的路面及结构层内的温度。将试验记录结果与数值模拟结果进行对比，两者吻合较好。结合数值模拟与试验两个过程，进行一定的误差分析。结论是：可利用有限元分析方法及ANSYS软件模拟电阻网在不同环境条件下的融雪化冰这一非稳态导热过程。关键词：道路工程；路面温度场；有限元分析；电阻网；融雪化冰；试验研究中图分类号：U421．4文献标识码：

3、A文章编号：1002—0268(2016)01—0049—08NumericalSimulationofRoadDeicingSystemBasedonResistorNetworkIJIShan91，HANWen—b02，YAOYa-junl，HANNian—chenl(1．SchoolofChemistryandChemicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，TaiyuanShanxi030024，China；2．SchoolofAutomation，GuangdongUnive

4、rsityofTechnology，GuangzhouGuangdong510006，China)Abstract：Theheattransfermechanismofresistornetworkforroaddeicingwithfiniteelementanalysisisstudied．Basedonthetheoryofheattransfer，thediferenfialequationsandboundaryconditionsofthesystemmathematicalmodelduringnumericalanal

5、ysisarederived，andthepavementtemperature，thetemperaturedistributionandwarminglawwithinthestructurallayerunderdifferentpowerandenvironmentalconditionsareachievedafterappl)，ingload．Usingtheself-madeexperimentaldeviceanddesignedconnectionofthedevice，thetemperaturesofthepav

6、ementandthestructurallayerunderthesameexperimentalconditionsofthefiniteelementanalysisareobtainedbytest．Theexperimentalresultandthenumericalsimulationresultareingoodagreement．Theerroranalysisofnumericalsimulationandexperimentalprocessesisalsoconducted．Itisconcludedthati

7、tissuitabletousefiniteelementanalysisandANSYStosimulatetheheattransferprocessofresistornetworkfordeicing，whichisanunsteadyheatconductionone．Keywords：roadengineering；pavementtemperaturefield；finiteelementanalysis；resistornetwork；deicing；experimentalstudy0引言在寒冷的冬季，路面积雪结冰给

8、道路畅通及行车安全带来了严重的不良影响。冰雪使路面附着系数大大降低，使汽车打滑、制动距离延长，甚至刹车失灵，从而造成一系列的交通事故。因此，为了及时和有效地清除道路冰雪，最大限度地降低冰雪对社会生活和经济发展造成的危害，