求解路面结构瞬态温度场的半解析法.pdf

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1、第29卷第1期2012年1月公路交通科技JournalofHighwayandTransportationResearchandDevelopmentVoL29No．1Jan．2012doi：10．3969／j．issn．1002—0268．2012．01．009求解路面结构瞬态温度场的半解析法梅甫良，李桂苓(嘉兴学院力学研究所，浙江嘉兴314001)摘要：对路面结构瞬态温度场进行了求解，并提出了一种空间上解析而时间上有限差分离散的半解析法。首先，根据路面结构层状特征、传热特点和传热学原理，建立了路面结构瞬态热传导问题的数学模型，该模型综合考虑了大气温度、日辐射和地

2、面反射等环境因素变化的影响。其次，基于时间有限差分离散，推导了以层间状态变量(温度和热流密度)表示的状态方程。最后，根据矩阵分析理论，给出了路面结构瞬时温度场的逐时递进公式和基于MATLAB5．2平台编制了相应的计算软件。对某一典型路面结构夏冬季瞬态温度场进行了计算，获得了其时空分布规律，并与ANSYSl0．0计算结果进行比较。路面结构上部温度随时间和深度均有显著变化，当太阳辐射最强时，温度变化更突出；随着深度的增加，温度变化越来越弱。不论何时，路面结构内存在着沿深度方向的不均匀分布温度场，所产生的温度应力会诱发裂缝，路面结构设计时应注意。关键词：道路工程；路面结构

3、；半解析法；温度场中图分类号：U416．201文献标识码：A文章编号：1002—0268(2012)01—0048一05Semi-analyticalMethodforSolvingTransientThermalFieldofPavementStructureMEIFuliang，LIGuiling(InstituteofMechanics，JiaxingUniversity，JiaxingZhejiang314001，China)Abstract：Thetransientthermalfieldofpavementstructurewassolved，andas

4、emi—analyticalmethodwhichiSanalyticalinspatialdomainandfinitedifferencediscreteintimedomainwasputforward．First。amathematicalmodeloftransientheattransferforpavementstructure，whichcantakeairtemperature，solarradiationandgroundreflectingradiationintoaccount，wasestablishedbasedontheprincipl

5、eofheattransfer，thelayercharacteristicandtheheattransfercharacteristicsofthepavementstructure．Second，thestateequationsexpressedwithinterfacestatevariables(temperatureandheatfluxdensity)werededucedaccordingtotimefinitedifferencediscrete．Atlast，thehourlyprogressiveformulaoftransienttherm

6、alfieldofpavementstructureandcorrespondingcomputationalsoftwarewereprovidedbasedonthetheoryofmatrixanalysisandMATLAB5．2platformrespectively．Thetransientthermalfieldofatypicalpavementstructureinsummerandwinterwascalculatedtoobtainitstime—spatialdistributions，andwerecomparedwiththosecalc

7、ulatedbyANSYSl0．0．Theresultsshowthat(1)thetemperaturechangeisremarkablewithtimeanddepthintheupperpartofthepavementstructure，anditismuchmoreoutstandingparticularlywhensolarradiationisstrongest，whileitbecomesweakerwiththeincreaseofdepth；(2)asthereisanuneventhermalfieldinthepavementstru