[发明专利]一种含管道混凝土温度场预测方法

说明书

本发明公开了建筑施工技术领域的一种含管道混凝土温度场预测方法，包括：获取水管管径；基于水管管径划定虚拟边界并施加绝热条件，建立环状的单管影响域独立模型；基于环状的单管影响域独立模型，利用局部径向基函数配点法在影响域上配点并构建求解方程式，获取管壁附近的温度场；基于管壁附近的温度场，引入等效函数和等效参数进行计算，获得圆心等效温度；基于圆心等效温度，通过自修正的解耦合模型对测试区域模型进行求解；基于求解结果，对测试区域进行温度场预测。本发明能够达到节约数据重构时间和计算成本的效果，解决现有技术含多水管混凝土块温度场计算过程涉及的结构复杂、存在大尺寸比、网格或布点优化困难、计算收敛慢问题。

技术领域

本发明涉及一种含管道混凝土温度场预测方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

大型混凝土结构浇筑过程中产生大量的水化热，容易产生热聚集，内部高温在冷却过程中产生拉应力，导致热裂纹，影响结构安全可靠性。由于混凝土结构与细长管道存在大尺寸比，为了准确求解，需采用较密的网格或布点描述管壁附近的高温度梯度传热现象，当涉及管道口径、布管位置和布管密度等设计问题时，必须对网格或布点进行重新调整和优化，造成求解困难。因此，发展适用的数学模型来预测含多水管混凝土结构的温度场，具有一定的理论和工程价值。

传统上含多水管混凝土的传热计算模型，包括平均等效数学模型、简化的含单水管模型和采用加密和局部优化网格的整体模型。平均等效数学模型可用于除管壁附近外的整体结构温度场分析，而不能准确模拟管壁附近的温度场；简化的含单水管模型，是对局部温度场的精细描述，而缺乏对大体积混凝土的整体温度场的描述，同时不能反映具体外界因素的影响；采用加密和局部优化网格的整体模型能满足工程上的精度要求，但是其占用的存储量和计算量巨大，尤其在管径小、尺寸比大的结构处理中，管道越细所需布点越多、计算成本越高，严重影响计算速度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种含管道混凝土温度场预测方法，能够达到节约数据重构时间和计算成本的效果，解决现有技术含多水管混凝土块温度场计算过程涉及的结构复杂、存在大尺寸比、网格或布点优化困难、计算收敛慢问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种含管道混凝土温度场预测方法，包括：

获取水管管径；

基于水管管径划定虚拟边界并施加绝热条件，建立环状的单管影响域独立模型；

基于环状的单管影响域独立模型，利用局部径向基函数配点法在影响域上配点并构建求解方程式，获取管壁附近的温度场；

基于管壁附近的温度场，引入等效函数和等效参数进行计算，获得圆心等效温度；

基于圆心等效温度，通过自修正的解耦合模型对测试区域模型进行求解；

基于求解结果，对测试区域进行温度场预测。

进一步的，基于水管管径划定虚拟边界并施加绝热条件，建立环状的单管影响域独立模型，其中：

所述环状的单管影响域独立模型的控制方程和边界条件为：

其中，n为外法线方向，Ω_e表示环状独立影响域，x为空间坐标，τ为历史时间进程，θ表示混凝土绝热温升，K是导热系数，α表示导温系数，T_e表示影响域的温度场函数，T_w表示水管通水温度，Δ表示Laplace算子，Γ_v表示虚拟边界(外圆边界)，Γ_p表示圆管壁(内圆边界)，h_p是管壁与水流的对流换热系数，是偏导数。

进一步的，所述配点数表达式为：