多孔介质传热传质及热湿应力分析

论文摘要

本论文以建筑材料为工程背景,研究了含湿多孔介质内部传热、传湿的过程,并对由热湿作用引起的介质内部应力进行分析研究。本文将多孔介质看作宏观意义上的虚拟连续介质,以Luikov方程为耦合模型,采用有限差分法对多孔介质材料的一维和二维瞬态传热、传湿进行模拟研究,得出空心圆柱及平板内部的温度及含湿量的动态分布。在求解过程中考虑了瞬态边界条件,使计算结果更精确,更符合实际。同时探讨了不同无量纲准则数对热湿扩散的影响,从而更好地理解多孔介质传热传质的本质。在对多孔介质传热传质过程研究的基础上,将热弹性力学理论应用于温湿度耦合的情况,得出热湿作用下的本构方程。从而进行了空心圆柱热湿应力分析及平面板的热湿应力分析,以数值法得到了多孔材料的位移和热湿应力动态分布,同时通过对热应力及湿应力的分别求解,得出了热、湿对热湿应力的作用及影响。热湿应力的研究对多孔材料的裂纹分析具有重要的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状及发展状况
• 1.3 本文工作内容
• 第二章 多孔介质内部耦合传热传质过程
• 2.1 多孔介质传热传质理论基础
• 2.1.1 多孔介质的重要参数
• 2.1.2 分析方法
• 2.1.3 多孔介质的传热及传质过程
• 2.2 瞬态传热传湿分析及数学模型
• 2.2.1 基本假设
• 2.2.2 控制方程
• 2.3 传热传质具体问题分析及数值解法
• 2.3.1 空心圆柱的传热传质
• 2.3.2 一维平板的传热传质
• 2.3.3 二维平板的传热传质
• 2.4 本章小结
• 第三章 传热传质的影响因素
• 3.1 准则数
• 3.2 各准则数对多孔介质传热传质的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 多孔介质内部热湿应力分析
• 4.1 热应力概述
• 4.2 热弹性理论的基本方程
• 4.2.1 物理方程
• 4.2.2 几何方程
• 4.2.3 运动方程
• 4.3 平面问题
• 4.3.1 平面应变问题
• 4.3.2 平面应力问题
• 4.4 轴对称热弹性问题
• 4.5 弹性体热湿应力分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 本文的主要工作及结论
• 5.2 对进一步研究的建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况