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目前实际工程中用于计算含有冷却水管的大体积混凝土温度场比较多的是有限单元法,而这其中应用比较广泛的是朱伯芳院士提出的等效算法。所谓等效算法即为在平均意义上考虑水管冷却作用,即把水管冷却效果当作负热源,与混凝土水化热同等看待,即为混凝土的内部体力。但是该算法不能精细模拟水温沿程温升以及水管附近混凝土的温度场。闫慧玉提出的热流耦合算法既可以考虑水温沿程温升,也可以精细模拟水管附近混凝土的温度场,但是该方法需要逐一逐对耦合流体单元fluid116的附加节点与同一位置的混凝土节点来模拟冷却水与混凝土之间的对流换热,比较麻烦。基于以上问题,本文指出了热流耦合算法模拟冷却水与混凝土之间对流换热的本质,并提出了一种新的方法来模拟冷却水与混凝土之间的对流换热,通过算例计算分析,验证了该方法的准确性及可行性,解决了热流耦合算法在计算含有冷却水管的大体积混凝土温度场耦合比较麻烦及容易出错的问题。主要研究内容: 1、总结了目前混凝土温控研究现状以及水管冷却研究现状。 2、总结了混凝土温度场计算的基本原理。 3、介绍了用大型通用有限元软件 ANSYS计算含有冷却水管的体积混凝土温度场的基本原理以及模拟水管冷却的方法以及步骤。 4、介绍了目前几种应用比较广泛的水管冷却计算方法,并对比了彼此的优缺点,在此基础上提出了新的水管冷却计算方法——“合并节点法”,即为在热流耦合算法基础上进行改进的一种算法。通过一个实例的计算分析,结果表明该算法准确、可行。 5、运用“合并节点法”以及热流耦合算法对某一混凝土坝段按照预定的施工工艺以及施工进度进行模拟,综合考虑了混凝土施工过程、混凝土水泥水化热温升、混凝土浇注温度、外界气温、混凝土表面保温保湿、水管冷却等因素的影响,通过对计算结果的分析,得出了一些有益结论。