文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123130
沥青路面加热过程均温性的数值模拟
金光日,宋文宇,李炳熙,付忠斌
(哈尔滨工业大学,能源科学与工程学院456信箱,哈尔滨 150001)
(Tel: 0451-86412155, Email:jgr1021@)
摘要:本文在Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) 雷诺平均法下,采用可实现的(Realizable) k-ε湍流模型对加速加载试验环道内的沥青路面,送风加热过程的路面平均温度及路面温度分布均匀性进行了数值模拟研究。其模拟计算得出的对流换热系数数值与经验公式求得的数值吻合较好。分别分析了影响路面温度分布的各个影响参数,并对其优化。模拟结果表明,各参数优化设计后,°C,°C。为了进一步提高路面均温性,改进了送风方式,将其设计为摆动式,以增强路面换热效率。结果表明改进后,°C,°C。
关键词:加速加载试验;可实现k-ε模型;路面均温性
0 前言
近些年,随着我国经济的快速增长,基础道路的建设事业也迅速发展,但随之产生的道路病害问题逐渐增多,不容忽视。沥青混合道路铺设材料对高温度有着非常显著的敏感性。随着温度的变化,铺设材料的抗压、抗弯曲、抗劈裂强度等力学性能都会产生变化。因此,过高的温度是引起道路病害的主要原因之一。据南方高温地区道路实际测量数据得知,夏季沥青路面路表温度在高温季节(气温大于35°C时)可达62°C,这已经远远大于沥青软化点的要求,导致沥青路面在如此高温下极易产生车辙、推移甚至拥包等病害[1]。
铺面的早起损坏、路基材料的耐久性等一系列难题迫切需要合适的科学手段来解决。加速加载试验是能够实现模拟实际道路表面,在车辆载荷及环境因素长期耦合作用下的试验[2]。本研究课题中提到的加速加载试验场馆为全封闭场馆,不同于美国WesTrack、TxMLS,澳大利亚ALF,西班牙CEDEX等地的实验中心[3],为模拟夏季高温环境的工况条件,采用送风系统对路面送热风的方式,使路面受热至工况要求的50°C。
目前,此类壁面强迫对流换热问题如果采用传统的k-ε方法进行数值模拟,将相比于实际结果有较大的误差。Thijs Defraeye[4]在参考文献中指出,由于可实现的(Realizable) k-ε模型对于平板射流模拟中有较好的表现,所以采用该模型可减小模拟的计算误差。本文应用Fluent软件RANS方法下的可实现的(Realizable) k-ε模型对路面加热过程的温度分布规律进行了数值模拟研究。
1 模型建立
物理模型
基金项目: “重大工程材料服役安全研究评价设施”发改高技[2008]3386
h1-送风口高度;h2-送风口距地高度;h3-回风口高度;h4-回风口距顶高度;v-送风速度
图1 环道几何结构示意图
图2 环道内部空间网格划分示意图
。初始送、回风口设计参数为送风口高度h1=30cm,送风口距地高度h2=30cm,送风速度为v=8m/s,送风角度为15°,回风口高度h3=30cm,回风口距顶高度h4=30cm。
本文是