電阻網(wǎng)用于路面融雪化冰系統(tǒng)溫度場數(shù)值模擬的研究.pdf

1、眾所周知，在寒冷的冬季，下雪后極易出現(xiàn)積雪結(jié)冰的現(xiàn)象。這種自然現(xiàn)象給人們的生活帶來了極大的不便利，不僅容易因為路面打滑等因素引發(fā)交通事故，影響人類出行，更嚴重威脅了其人身安全，為社會發(fā)展和國民經(jīng)濟帶來了難以估計的損失。當前融雪劑除冰雪手段仍然被廣泛應(yīng)用，不但損壞路面結(jié)構(gòu)設(shè)施，影響其壽命，而且污染環(huán)境，危害嚴重。前赴后繼的研究者們不斷提出新方法，利用蓄能技術(shù)或者電熱技術(shù)來實現(xiàn)路面融雪化冰，研究進展效果顯著，但是都存在一些不可忽略的消極影響

2、。由此看來，一種新穎環(huán)保、安全高效的融雪除冰手段已經(jīng)成為現(xiàn)在社會上急需研究的內(nèi)容。本研究提出了一種符合上述要求的新設(shè)想—利用電阻網(wǎng)法實現(xiàn)融雪化冰。論文選用有限單元法，旨在對電阻網(wǎng)法用于道橋結(jié)構(gòu)層表面融雪除冰工作中的原理進行研究，并獲取在不同的鋪裝功率和環(huán)境氣象條件下的路面溫度及結(jié)構(gòu)層內(nèi)的溫度分布、升溫規(guī)律等;設(shè)計制作了實驗裝置，通過實驗獲得與有限元分析方法相同條件下的路面及結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度。對比實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值分析數(shù)據(jù)，從而探討分析該除冰方法

3、的可行性及可靠性。在此基礎(chǔ)上，進一步研究了電阻網(wǎng)融雪化冰技術(shù)如何在工程實踐中得到很好的應(yīng)用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以傳熱學理論作為基礎(chǔ)，研究電阻網(wǎng)融雪化冰系統(tǒng)的傳熱機理，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)層內(nèi)的控制微分方程及定解條件，從而求解方程得到結(jié)構(gòu)層溫度分布的解析解及結(jié)構(gòu)層散熱量計算的數(shù)值解。⑵利用ANSYS軟件建立電阻網(wǎng)融雪化冰系統(tǒng)的數(shù)學模型，將初始條件、邊界條件及換熱條件等以載荷形式旌加到模型上進行計算。模擬過程主要研究結(jié)構(gòu)層溫度場與相關(guān)

4、影響因素（鋪裝功率、鋪裝方式、鋪裝位置、不同路面材料、氣象條件等）的關(guān)系，總結(jié)系統(tǒng)的溫度分布及升溫規(guī)律，為電阻網(wǎng)融雪化冰系統(tǒng)施工工藝的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，為系統(tǒng)的后續(xù)實驗提供必要的研究數(shù)據(jù)和方案指導(dǎo)。⑶開展電阻網(wǎng)融雪化冰系統(tǒng)工作效果的實驗研究，設(shè)計制作與模擬環(huán)境相同的模型，分別記錄不同的鋪裝功率下獲得的各測點溫度，整理出該系統(tǒng)模型的溫度分布及升溫規(guī)律，并與數(shù)值模擬結(jié)果進行對比論證。⑷對電阻網(wǎng)融雪化冰技術(shù)的經(jīng)濟性進行探討，提出該項