The invention discloses a design method of concrete block cooling system based on rapid and accurate numerical reconstruction. The cooling effect of water pipe in the concrete block is considered as the negative heat source of the system. Considering the influence of cement hydration heat, first of all the test points are arranged in the internal and boundary of the concrete block to obtain the temperature of the test point. The equivalent control equation of the heat conduction problem is established, and some local low order matrices are obtained according to the radial basis function matching point method. The shape parameters of the radial basis function are calculated by the multi-scale algorithm, and the equations for calculating the temperature places are constructed by using the matrix sparsity algorithm, and the temperature values of arbitrary points at any time are calculated. According to the maximum temperature difference between the inside and outside of the structure, the rationality of the cooling system scheme is judged. The invention has the characteristics of simple and efficient, high precision, fast calculation, simple mathematics and simple program. The design of concrete block cooling water pipe needs the characteristic requirements of rapid, stable and accurate data reconstruction.
【技术实现步骤摘要】
基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法
本专利技术涉及含冷却水管的混凝土结构降温问题,具体涉及一种基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法。
技术介绍
热裂纹是大型混凝土结构中经常发生的一种现象。由于混凝土在凝固过程中产生大量的水化热,加之其自身导热性能差,容易产生热聚集,使得结构内部温度迅速上升。由于混凝土结构的弹性模量不大,此时徐变较大,温升引起压应力。于此同时,如果结构外表面散热不加以控制,那么外表面的温度将快速下降,当温度梯度变得很陡时,温度应力随之增大,最终导致严重的温度裂纹。因此需要设计合理的冷却系统,如外表面保温控制、水管布置、水管口径、管内通水量、及通水温度等,使得结构内外温度满足工程要求。于是,通过数值手段来实现快速预测混凝土结构的温度场,具有很高的理论和工程价值。传统上处理温度场动态数据重构,一般有有限元方法、边界元方法、有限差分法等。但作为传统区域型网格方法,有限元在处理如复杂的混凝土结构、含复杂水管冷却系统问题的数据重构时,往往会出现网格划分困难、计算速度慢、计算荷载大等难以克服的问题。而边界元方法作为边界型网格方法,虽然在一定程度上克服了有限元方法需要划分区域网格的缺点,提高了计算效率,但由于在计算过程中需要处理大量奇异与近奇异积分,严重影响了数据的重构速度(见文献1.ChengAH-D,ChengDT.Heritageandearlyhistoryoftheboundaryelementmethod.EngineeringAnalysiswithBoundaryElements2005;29(3):268- ...
【技术保护点】
1.一种基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在所考察混凝土块的内部和边界均匀配置若干测试点,获得测试点的温度值;(2)建立热传导问题的等效控制方程,根据径向基函数配点法得到若干局部低阶矩阵;(3)采用多尺度算法,计算径向基函数的形状参数;(4)利用矩阵稀疏化算法,构造计算温度场所需的方程式;(5)计算任意时刻任意内部的测试点的温度值;(6)根据考察混凝土结构的内部测试点与边界测试点的最大温差,判断水管冷却系统设计方案是否合理。
【技术特征摘要】
1.一种基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在所考察混凝土块的内部和边界均匀配置若干测试点,获得测试点的温度值;(2)建立热传导问题的等效控制方程,根据径向基函数配点法得到若干局部低阶矩阵;(3)采用多尺度算法,计算径向基函数的形状参数;(4)利用矩阵稀疏化算法,构造计算温度场所需的方程式;(5)计算任意时刻任意内部的测试点的温度值;(6)根据考察混凝土结构的内部测试点与边界测试点的最大温差,判断水管冷却系统设计方案是否合理。2.根据权利要求1所述的基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,初始时刻在所考察混凝土块的内部均匀配置Nip个测试点,获得初始时刻测试点的温度值Ti,i=1,...,Nip;在所考察混凝土块的边界配置Nbp个测试点,随着热传导的进行,获得不同时刻边界所有测试点的温度值Ti,i=Nip+1,...,Ncp,Ncp=Nip+Nbp,Ncp表示所有测试点的个数。3.根据权利要求1所述的基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,采用的热传导问题的等效控制方程为:其中,Ω表示所考察物质的区域,x为空间坐标,τ为坐标x所对应的时刻,φ代表混凝土块和水管间的温度传递关系,θ表示绝热温升,a表示热传导系数,T表示温度场函数,表示边界条件,T0表示初值条件,Tw表示水管通水温度,Δ表示Laplace算子,Γ表示区域边界;热传导问题所用的径向基函数为:其中,Φ(r)表示多重二次曲面MQ径向基函数,c表示形状参数,r表示两两测试点间的距离;以每个测试点为中心,取Nsp个配置点构造局部区域,再利用径向基函数配点法在每个局部构造如下低阶矩阵:其中表示局部区域s上所有测试点的温度近似值,Nsp为局部区域上的配置点数,Φs是局部径向基函数矩阵αs是待定系数为径向基函数,表示权函数,表示临近测试点的配置点;温度梯度由下式求得:其中Δ为拉普拉斯算子,表示空间方向上的二阶导数。式(1)、式(3)和式(4)共同构成局部径向基函数配点法的差值矩阵。4.根据权利要求1所述的基于快速精确数值重构技术的混凝土块冷却系统设计方法,其特征...
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