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天然冰热扩散系数反演辨识的研究现状与思考
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作者 李志军 富翔 +2 位作者 石立琼 黄文峰 李春江 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第2期599-611,共13页
冰的热学参数是合理模拟冰物候、分布、厚度的关键,但它们一直属于冰研究领域的“弱势群体”。冰的热学性质参数的精确获取看似技术简单,但实际影响因子众多,研究过程要求苛刻。20世纪80年代探究现场和实验室冰热传导系数后,国内一直未... 冰的热学参数是合理模拟冰物候、分布、厚度的关键,但它们一直属于冰研究领域的“弱势群体”。冰的热学性质参数的精确获取看似技术简单,但实际影响因子众多,研究过程要求苛刻。20世纪80年代探究现场和实验室冰热传导系数后,国内一直未再大力推进。21世纪引入数学方法后,利用现场原位测试的冰层垂直温度剖面时间序列数据进行反演辨识和分析,获得了不同天然冰的现场原位热扩散系数;部分冰样进行的实验室热传导系数测量,与反演辨识结果相互验证。结果发现,天然淡水冰和海冰都因冰晶间未冻水内含有杂质,表现出与目前数值模拟计算选用的纯冰热扩散系数的差异,但与少量实验室不同类型盐水冻结冰的测试结果趋势一致。本文依据典型淡水冰和海冰的反演辨识热扩散系数成果,回顾它们的现场环境、主要特点;分析制约这些热扩散系数的原因;说明在全球变暖趋势下,刻画冰相变区内的热扩散系数参数化的重要价值;并设计了天然冰热扩散系数物理机理和参数化方案的未来研究思路。 展开更多
关键词 天然冰 热扩散系数 反演辨识 现场调查 研究现状
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块石的热扩散系数和导热系数确定方法 被引量:16
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作者 孙斌祥 徐祖 +1 位作者 赖远明 李东庆 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2002年第6期790-795,共6页
采用块石路堤、护坡有利于冻土地区路基的稳定性 .基于气温波动条件下块石内部的温度波动幅度按指数规律衰减 ,介绍了块石的热扩散系数和导热系数测量方法 .实验中 ,采用封闭的块石试样筒 ,通过顶板温度波动的控制来模拟气温的周期性变... 采用块石路堤、护坡有利于冻土地区路基的稳定性 .基于气温波动条件下块石内部的温度波动幅度按指数规律衰减 ,介绍了块石的热扩散系数和导热系数测量方法 .实验中 ,采用封闭的块石试样筒 ,通过顶板温度波动的控制来模拟气温的周期性变化 ,整个试样筒用绝热性能良好的海棉包扎 ,使其侧向、底板绝热 .对粒径为 6~ 8cm ,4~ 6cm ,2~ 4cm的 3种块石试样进行了具体测量 ,由曲线拟合所得的结果具有较好的一致性 . 展开更多
关键词 多孔介质 块石路堤 热扩散系数 导热系数 路基 气温 冻土地区 青藏铁路
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乙醇、丙二醇、氯化钠与水构成载冷剂溶液的热扩散系数与Pr数 被引量:8
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作者 韩光赫 陈斌 +1 位作者 曾庆孝 朱志伟 《现代食品科技》 EI CAS 2010年第9期917-920,共4页
针对食品浸渍冷冻技术中载冷剂选择问题,对以乙醇、丙二醇、氯化钠与水构成四元载冷剂不同组成的粘度与热扩散系数进行分析,计算普朗特(Pr)数,根据Pr数评价不同载冷剂的传热特性。结果表明溶液的组成和温度对热扩散系数和Pr数影响很大... 针对食品浸渍冷冻技术中载冷剂选择问题,对以乙醇、丙二醇、氯化钠与水构成四元载冷剂不同组成的粘度与热扩散系数进行分析,计算普朗特(Pr)数,根据Pr数评价不同载冷剂的传热特性。结果表明溶液的组成和温度对热扩散系数和Pr数影响很大。当乙醇、丙二醇与氯化钠的含量增加,热扩散系数先减小后增加,且随着温度的下降而减小。当浸渍冻结工作温度为-20、-30与-40℃时,普朗特数最小的溶液为:乙醇20%,丙二醇14%,氯化钠4%的水溶液、乙醇20%,丙二醇21%,氯化钠4%的水溶液与乙醇20%,丙二醇30%,氯化钠4%的水溶液。 展开更多
关键词 浸渍冷冻 多元载冷剂 热扩散系数 普朗特数 传热
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纤维编织结构对碳纤维增强碳化硅复合材料热膨胀和热扩散系数的影响 被引量:9
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作者 李开元 徐永东 +4 位作者 张立同 成来飞 马军强 李宏 张青 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期1564-1569,1576,共7页
分别采用热膨胀仪和激光脉冲热导仪测量了2维、2.5维和3维纤维编织结构的碳纤维增强碳化硅(carbon fiber reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料从室温到1400℃温度范围内纵向和横向热膨胀系数,以及厚度方向的热扩散系数。用扫描... 分别采用热膨胀仪和激光脉冲热导仪测量了2维、2.5维和3维纤维编织结构的碳纤维增强碳化硅(carbon fiber reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料从室温到1400℃温度范围内纵向和横向热膨胀系数,以及厚度方向的热扩散系数。用扫描电镜、光学显微镜观察了样品的微结构。结果表明:低温段(700℃以下),3种C/SiC的纵向和横向热膨胀系数均随温度的升高而缓慢增大,并在700℃之后出现不同程度的波动;高温段(700℃以上),它们的纵向热膨胀系数和2维C/SiC的横向热膨胀系数随温度的升高而减小,而2.5维和3维C/SiC的横向热膨胀系数则随着温度的升高而迅速增大。三者厚度方向的热扩散系数均随温度的升高而减小,3维C/SiC的热扩散系数最大,分别是2.5维C/SiC和2维C/SiC的1~1.2和1.4~2倍。 展开更多
关键词 碳纤维增强碳化硅复合材料 纤维编织结构 热膨胀系数 热扩散系数
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土壤热扩散系数的确定及其应用 被引量:15
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作者 刘树华 崔艳 刘和平 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 1991年第4期337-345,共9页
本文应用六种方法,采用四种不同土壤的实测土壤温度梯度,分别计算了其表面热扩散系数,比较分析了每种方法的特点以及计算时对数据数量和精度的要求。结果表明:振幅法、位相法、反正切法和对数法,虽然可提供计算热扩散系数的解析方程,从... 本文应用六种方法,采用四种不同土壤的实测土壤温度梯度,分别计算了其表面热扩散系数,比较分析了每种方法的特点以及计算时对数据数量和精度的要求。结果表明:振幅法、位相法、反正切法和对数法,虽然可提供计算热扩散系数的解析方程,从而使计算简便,数据量少,但要求地温为单纯的正弦波,计算结果不稳定。数值法和调和分析法需应用隐含方程计算,需要数据量较大,但结果稳定可靠。用四种不同表面土壤热扩散系数模拟土壤的温度梯度,与实测值吻合得相当好,标准差小于0.043。本文还模拟了四种土壤条件下的土壤热通量,并与实测值进行了比较,结果也是令人满意的。 展开更多
关键词 热扩散系数 弦波 正切法 数法 温度梯度 调和分析 地温场 观测值 不均匀性 湍流扩散系数
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利用3ω法同时测量纳米流体热导率和热扩散系数 被引量:5
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作者 王照亮 唐大伟 +2 位作者 郑兴华 周乐平 刘石 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2462-2468,共7页
提出了应用基于谐波探测技术的3ω法进行液体导热性能测量的方法。设计了3ω测试系统,测试了不同浓度和不同温度下纳米流体的热导率和热扩散系数,与文献中的测试结果进行了对比。实验中测试的热波信号较好地满足频域内的导热方程,说明... 提出了应用基于谐波探测技术的3ω法进行液体导热性能测量的方法。设计了3ω测试系统,测试了不同浓度和不同温度下纳米流体的热导率和热扩散系数,与文献中的测试结果进行了对比。实验中测试的热波信号较好地满足频域内的导热方程,说明采用交流电流加热可使流体的微对流作用得到有效减弱。采用基于多颗粒布朗运动的微对流(MSBW)模型预测了纳米流体的热导率。浓度比较低时TiO2+蒸馏水、Al2O3+蒸馏水纳米颗粒流体的热导率随温度增加呈线性增大,并且与液体的Prandtl数有关,在测试温度为18~65℃范围内,水的热导率随温度升高以及纳米颗粒的布朗运动所引起周围基液的微对流作用是纳米流体强化传热的两个重要机理。 展开更多
关键词 3ω法 纳米流体 热导率 热扩散系数 微对流模型
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土体一维传热方程解析解及热扩散系数测定 被引量:25
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作者 涂新斌 戴福初 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期652-657,共6页
传热方程是一类常见的基本数学物理方程,热导率是土体重要的热物理参数。从基本传热方程出发,详细地推导了利用傅立叶级数求解一维传热方程的方法,以地面温度随时间变化的波动方程得到地下不同深度处土体温度分布的解析解。在此基础上,... 传热方程是一类常见的基本数学物理方程,热导率是土体重要的热物理参数。从基本传热方程出发,详细地推导了利用傅立叶级数求解一维传热方程的方法,以地面温度随时间变化的波动方程得到地下不同深度处土体温度分布的解析解。在此基础上,讨论了利用热导率进行土体含水率测量的基本原理,详细地推导了根据地下不同深度的温度计算土体热扩散系数的振幅法、相位法及其应用,介绍了利用传热方程进行数值模拟的计算原理。最后结合实例介绍了该方法的应用效果。 展开更多
关键词 热导率 热扩散系数 传热方程 地温梯度
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热扩散系数测量的新方法 被引量:14
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作者 何燕 崔琪 马连湘 《青岛科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第6期516-518,共3页
论述了LFA447型扩散法导热仪的测量原理和实验过程,同时对影响误差的因素进行了分析,并用校核实验和重复性实验验证了装置的准确性和精确性。用此仪器对轮胎6种胶料的热扩散系数进行了测量,结果表明,在测量温度范围内,实验结果与温度线... 论述了LFA447型扩散法导热仪的测量原理和实验过程,同时对影响误差的因素进行了分析,并用校核实验和重复性实验验证了装置的准确性和精确性。用此仪器对轮胎6种胶料的热扩散系数进行了测量,结果表明,在测量温度范围内,实验结果与温度线性相关。 展开更多
关键词 导热仪 热扩散系数 轮胎胶料
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纳米颗粒悬浮液的粘度、热扩散系数与Pr数 被引量:18
9
作者 王补宣 周乐平 彭晓峰 《自然科学进展》 北大核心 2004年第7期799-803,共5页
从纳米颗粒悬浮液有效导热系数、比热容和粘度等物性值 ,计算了对应的热扩散系数和Pr数 .采用硬球模型并考虑团聚体空间分布及颗粒表面吸附作用 ,解释了纳米颗粒悬浮液粘度增大的原因 .分析表明 ,纳米颗粒团聚体的形成和空间分布对悬浮... 从纳米颗粒悬浮液有效导热系数、比热容和粘度等物性值 ,计算了对应的热扩散系数和Pr数 .采用硬球模型并考虑团聚体空间分布及颗粒表面吸附作用 ,解释了纳米颗粒悬浮液粘度增大的原因 .分析表明 ,纳米颗粒团聚体的形成和空间分布对悬浮液导热系数的影响大于对粘度的影响 . 展开更多
关键词 纳米颗粒悬浮液 粘度 热扩散系数 PR数 比热容 导热系数 传热流体
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浅层地温剖面曲线拟合法估算热扩散系数 被引量:7
10
作者 何报寅 刘杰 +3 位作者 徐贵来 丁超 刘红卫 杨柳 《华中师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期104-108,共5页
从浅层岩土热传导和热扩散理论出发,推导出一种半无限均匀岩土地温变化的数学模型,通过利用该模型拟合实测地温剖面曲线,可以求取浅层岩土整体的热扩散系数以及地表年平均温度、温度变幅、初相等大地温度特性参数。两个实例的计算结果表... 从浅层岩土热传导和热扩散理论出发,推导出一种半无限均匀岩土地温变化的数学模型,通过利用该模型拟合实测地温剖面曲线,可以求取浅层岩土整体的热扩散系数以及地表年平均温度、温度变幅、初相等大地温度特性参数。两个实例的计算结果表明,所采用的理论模型能够很好地拟合地温实测剖面曲线,通过该方法所求得的浅层岩土热扩散系数与参考文献给出的值很接近,说明该方法是可行的.该方法建立在可靠的理论和清楚物理机制之上,简单有效,可以在实际工作中推广应用. 展开更多
关键词 热扩散系数 浅层地温 曲线拟合
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热线法测量材料的热扩散系数和热导率的研究 被引量:6
11
作者 罗晓琴 杨振萍 陈昭栋 《四川师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期792-794,共3页
热线法一般用于测量材料的热导率,给出一种数据处理方法,可以同时测量出材料的热扩散系数和热导率.用本方法进行的实际测量,与用其它方法获得的测量结果的一致性,表明了本方法是正确和可行的.从而扩展了热线法测量的应用范围,实现了热... 热线法一般用于测量材料的热导率,给出一种数据处理方法,可以同时测量出材料的热扩散系数和热导率.用本方法进行的实际测量,与用其它方法获得的测量结果的一致性,表明了本方法是正确和可行的.从而扩展了热线法测量的应用范围,实现了热线法对热扩散系数的测量.在实际的科学研究和生产实践中,可以期望获得更广泛的运用. 展开更多
关键词 热线法 热扩散系数 热导率 瞬态自动测量
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利用红外热成像技术测算碳纤维材料的热扩散系数 被引量:5
12
作者 贾志海 牛刚 +1 位作者 王经 玄哲浩 《计量学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期336-338,共3页
利用红外热成像技术测算了5种碳纤维材料的热扩散系数,并分析了影响测量准确度的因素。结果表明,利用红外热成像技术可以方便、快速地测算出碳纤维材料的导热性能参数值,从而为这类材料导热参数的测算提供了一种新颖、可行的方法。
关键词 计量学 热扩散系数 红外热成像技术 碳纤维材料 导热性能
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识别含热源瞬态热传导问题的热扩散系数 被引量:11
13
作者 周焕林 严俊 +1 位作者 余波 陈豪龙 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2018年第2期160-169,共10页
针对含有热源的瞬态热传导反问题,引入一个变换将含热源热传导问题转换为无热源热传导问题,采用改进布谷鸟算法反演热扩散系数.正问题由边界元法求解.将热扩散系数作为优化变量,以计算温度和测量温度之间的接近程度为目标函数,通过改进... 针对含有热源的瞬态热传导反问题,引入一个变换将含热源热传导问题转换为无热源热传导问题,采用改进布谷鸟算法反演热扩散系数.正问题由边界元法求解.将热扩散系数作为优化变量,以计算温度和测量温度之间的接近程度为目标函数,通过改进布谷鸟算法极小化目标函数来优化估计热扩散系数.比较共轭梯度法、布谷鸟算法和改进布谷鸟算法的反演结果.与共轭梯度法相比,改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感;与布谷鸟算法相比,改进布谷鸟算法收敛速度更快.算例讨论了测点数量、鸟巢数量、测量误差对计算结果的影响.增加测点数量,反演结果精度降低;增加鸟巢数量,迭代次数减少;随着测量误差的增大,结果精度降低.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演热扩散系数的准确性和有效性. 展开更多
关键词 热传导 反问题 热扩散系数 改进布谷鸟算法 边界元法
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相场模拟中金属固-液热扩散系数比对晶体侧向分支形貌的影响 被引量:3
14
作者 田卫星 付海波 +2 位作者 王周英 刘建 田学雷 《铸造》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期501-504,共4页
采用耦合结构起伏和能量起伏的相场方法,系统地研究了纯金属镍的固-液热扩散系数比(μ=ks/kl)对其过冷熔体树枝晶侧向分支形貌的影响规律。研究发现,金属固-液热扩散系数比μ越大,侧向分支的生长受到强烈的抑制,其百分含量减少,同时晶体... 采用耦合结构起伏和能量起伏的相场方法,系统地研究了纯金属镍的固-液热扩散系数比(μ=ks/kl)对其过冷熔体树枝晶侧向分支形貌的影响规律。研究发现,金属固-液热扩散系数比μ越大,侧向分支的生长受到强烈的抑制,其百分含量减少,同时晶体的RMS距离Zsb越小,晶体的各向异性强度越小。 展开更多
关键词 热扩散系数 树枝晶侧向分支 相场方法
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炭黑对混炼胶热扩散系数的影响 被引量:3
15
作者 崔琪 张方良 +1 位作者 何燕 马连湘 《青岛科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第2期152-154,共3页
利用LFA447 Nanoflash^TM型激光导热仪测定了填充不同含量N220炭黑混炼胶在25~60℃时的热扩散系数,研究了混炼胶的热物理性质,用于指导控制调节混炼机的辊筒温度;并用最小二乘法对实验数据进行回归,给出了相关的关联式。实验结果... 利用LFA447 Nanoflash^TM型激光导热仪测定了填充不同含量N220炭黑混炼胶在25~60℃时的热扩散系数,研究了混炼胶的热物理性质,用于指导控制调节混炼机的辊筒温度;并用最小二乘法对实验数据进行回归,给出了相关的关联式。实验结果表明,胶料的热扩散系数随炭黑填充量的增加而增大,混炼胶的热扩散系数随温度的升高而降低。 展开更多
关键词 热扩散系数 混炼胶 炭黑
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氯化钠水溶液热扩散系数的研究 被引量:6
16
作者 汪军 朱彤 杜晖 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2001年第4期328-333,共6页
论述了应用激光引发热栅方法测量无机盐水溶液热扩散系数的实验原理和技术,给出了氯化钠水溶液在溶质质量摩尔浓度为0~4 mol/kg和290~373 K温度范围内的热扩散系数的测量结果,并与文献数据进行了比较. 最后以实验数据为基础,给出了计... 论述了应用激光引发热栅方法测量无机盐水溶液热扩散系数的实验原理和技术,给出了氯化钠水溶液在溶质质量摩尔浓度为0~4 mol/kg和290~373 K温度范围内的热扩散系数的测量结果,并与文献数据进行了比较. 最后以实验数据为基础,给出了计算氯化钠水溶液热扩散系数的经验关联式. 展开更多
关键词 氯化钠 水溶液 热扩散系数 导热系数 激光引发热栅 衍射 制冷剂
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含碳耐火材料的热扩散系数 被引量:2
17
作者 宋希文 刘国齐 +2 位作者 苏有权 王峰 安胜利 《耐火材料》 CAS 北大核心 2007年第6期473-475,共3页
为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B+Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结... 为获得含碳耐火材料的基础热数据,利用激光脉冲法测试了7种连铸用含碳耐火材料的热扩散系数。结果表明:连铸用含碳耐火材料的热扩散系数随温度的变化呈指数降低,并满足关系式α=B+Aexp(-T/D)。含碳耐火材料热扩散系数与材料的组成和结构有关,石墨含量对热扩散系数影响最为显著,材料的热扩散系数随石墨含量的增加而增大;另外含碳耐火材料中氧化物的组成也会影响材料的热扩散系数。 展开更多
关键词 含碳耐火材料 热扩散系数 连铸
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微机控制的光热辐射技术测量金属的热扩散系数 被引量:2
18
作者 王钦华 李佩赞 王磊 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1995年第5期391-394,共4页
介绍用光热辐射技术测量材料热扩散系数的基本原理和微机控制测量装置.给出了几种常见金属材料热扩散系数的测量结果,并对影响测量结果的因素进行了讨论.实验结果表明,该技术是一种快速测量材料热学性质的有效手段.
关键词 光热辐射 微机控制 热扩散系数 测量 金属
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EB-PVD热障涂层热扩散系数测试方法及其影响因素 被引量:1
19
作者 牟仁德 宋希文 +1 位作者 陶春虎 何利民 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期256-261,共6页
采用激光脉冲法研究电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层热扩散系数的测定,对测定结果进行误差分析,研究试样热处理状况和遮挡层对热扩散系数的影响。结果表明:随着测试温度升高,EB-PVD热障涂层的热扩散系数先减小再增大,但在25~1200... 采用激光脉冲法研究电子束物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层热扩散系数的测定,对测定结果进行误差分析,研究试样热处理状况和遮挡层对热扩散系数的影响。结果表明:随着测试温度升高,EB-PVD热障涂层的热扩散系数先减小再增大,但在25~1200℃的测试温度范围内,变化幅度不大;在25℃时测试相对误差为4.6%,其余各温度的相对误差均小于1.5%;热扩散系数的变化与陶瓷材料的本征热导率随温度的变化以及涂层的微结构密切相关;热处理使涂层中产生了垂直于基体表面的微裂纹,部分热流通过微裂纹可直接到达涂层表面,导致热扩散系数增加;喷Au加石墨复合遮挡层的试样其热扩散系数比单一石墨遮挡层试样的低,主要是由于低发射率的Au减弱了辐射对传热的贡献。 展开更多
关键词 热扩散系数 热障涂层 电子束物理气相沉积 激光脉冲法
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青藏工程走廊冻融土热扩散系数特性与预测模型研究 被引量:1
20
作者 刘志云 钟振涛 +2 位作者 崔福庆 陈建兵 彭惠 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2022年第2期458-469,共12页
热扩散系数是多年冻土对外界热扰动敏感程度的重要影响参数之一,也是寒区工程设计与建设的关键基础数据。基于瞬态平面热源法导热系数测试结果和质量加权法计算获取的比热容理论值,计算获得青藏工程走廊西大滩—唐古拉山沿线典型类别土... 热扩散系数是多年冻土对外界热扰动敏感程度的重要影响参数之一,也是寒区工程设计与建设的关键基础数据。基于瞬态平面热源法导热系数测试结果和质量加权法计算获取的比热容理论值,计算获得青藏工程走廊西大滩—唐古拉山沿线典型类别土样热扩散系数,分析对比了走廊带内冻融土热扩散系数的分布特征和参数影响规律,提出了基于经验拟合公式法和RBF神经网络方法的冻融土热扩散系数预测模型,并比较了不同预测模型的预测效果。研究结果表明:青藏工程走廊带内土的热扩散系数与粒径整体呈正相关性,融土热扩散系数按黏性土、粉土、全风化岩类、砂土及碎石土依次增大,冻土热扩散系数按黏性土、全风化岩类、粉土、碎石土及砂土依次增大;热扩散系数与容重及天然含水率相关性随土类及冻融状态差异明显,冻、融土热扩散系数呈显著正线性关系;以融土热扩散系数为拟合参数的冻土热扩散系数三元预测模型的预测精度明显高于二元经验公式;RBF神经网络模型在冻、融土热扩散系数预测中均具有最优的预测精度,为最佳预测模型。 展开更多
关键词 青藏工程走廊 多年冻土 热扩散系数 瞬态平面热源法 预测模型
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