内嵌管式辐射地板频域有限差分模型的时域验证

为了解内嵌管式辐射地板的频域热特性,建立了内嵌管式辐射地板的频域有限差分(FDFD)模型,将时域的周期性边界条件展开为复指数形式的傅里叶级数并代入FDFD模型中进行计算求解,从而得到内嵌管式辐射地板的时域周期性热响应。通过建立内嵌管式辐射地板的时域有限元模型(FEM)对FDFD模型的准确性进行验证,结果表明,FDFD模型能准确地预测内嵌管式辐射地板的热特性。     

排风隔热墙的二维频域模型研究

利用傅里叶变换,本研究建立了排风隔热墙的新模型——二维频域有限差分模型(FDFD)。并从模型精度及计算效率上,将二维FDFD模型与已被实验验证的数值模型进行全面对比,以探究FDFD模型的可靠性以及高效性。最后分析了该模型的离散特性。结果显示,二维FDFD模型和已被验证的数值模型结果差异很小,并且计算速度大幅度提升。另外,二维FDFD模型的离散特性分析表明,该模型计算结果受多孔层的离散节点数目影响较大,而受到外结构层和空腔内的离散节点数目影响较小。     

基于频域有限差分法的船舶围壁频域热特性分析

本文建立了船舶围壁结构的频域有限差分模型(FDFD),计算了该结构在一定频域范围内的频域热特性,同时采用CFD模型计算了该结构的时域热特性。通过两个模型计算结果的对比验证了FDFD模型的准确性。并进一步分析船舶围壁在不同频率外扰下的热特性,指出在高频区应考虑其动态特性,不能采用简单的稳态方法进行热流计算。     

排风隔热墙的频域热特性研究

本文建立了排风隔热墙传热过程的频域有限差分模型(Finite Difference Frequency Domain,简称FDFD模型),分别采用该模型和时域有限差分模型(Finite Difference Time Domain,简称FDTD模型)模拟排风隔热墙的逐时负荷,用来验证FDFD模型的准确性。研究结果表明:2种模型都可以很好地分析该结构的动态传热特性,但FDFD模型不需要给定初始时刻的温度分布,也避免了重复计算,计算量大大减少,同时可以直接地反映排风隔热墙的频域热特性。本文进一步采用FDFD模型,对该结构在不同角频率的温度波外扰下的频域热特性进行分析。     

匹配目标谱模拟地震动记录时频特征对比分析

不同类型匹配目标谱的模拟地震动记录被广泛应用于结构时程分析。以人工合成、小波变换频域调整以及时域调整生成模拟地震动记录方法作为研究对象,采用傅里叶变换和希尔伯特-黄变换方法对比分析了不同类型的模拟地震动记录频域和时频特性;选择不同恢复力模型的弹塑性单自由度结构进行时程分析,对比分析了采用不同类型记录计算的结构位移和能量反应。时域调整记录的地震动特征与实际地震动记录接近,而人工合成记录无法反映实际地震动输入能量特征,不适用于进行结构能量反应评价。     

频域宽带下视多波束三维声成像算法

为解决下视多波束三维成像声呐跨航向分辨率差、旁瓣级高的问题,提出一种频域宽带下视多波束三维声成像算法。该算法将阵元域回波信号通过二维傅里叶变换直接变换到波数-频率域,之后进行深度向匹配滤波,同时选取带宽内的频点进行频域宽带信号的相位补偿,再进行二维逆傅里叶变换回阵元域,实现跨航向-深度向成像处理。沿航向采用时域合成孔径方法,得到三维图像结果.计算机仿真和海上实验结果表明,相比于常规的下视多波束三维成像声呐处理算法,改进的方法跨航向主瓣变窄,角分辨率明显提高,旁瓣降低10～30 dB。相比于传统基于分块DFT的频域宽带波束形成,改进的频域宽带方法避免了跨航向处理中的时域分块插值和多次变换域,复数加法和乘法次数显著降低。改进的频域宽带下视多波束三维声成像算法可以有效地获取水下三维高分辨图像,抑制虚影,明显改善成像质量。同时,计算效率高,更适合于实时成像系统实现。     

基于傅里叶变换的回转窑物料休止角信号分析

通过实验方法研究了回转窑物料休止角信号与物料运动状态之间的关系,提出了运用傅里叶变换对休止角信号进行频域分析的方法。以一台与工业回转窑机械结构及传动方式一致的实验回转窑为平台,采用图像处理方法获取了物料休止角。通过傅里叶频谱分析方法发现休止角信号中存在较大干扰信号,对转筒圆心坐标信号的对照分析表明,该干扰信号主要由窑体转轴轴心位置偏移引起。采用高通频域滤波方法将干扰信号滤除,得到了休止角信号随时间的真实变化关系。     

一种确定建筑围护结构动态热特性的新方法及其在能耗预报中的应用

为了获得具有多维传热特点的实际建筑围护结构的动态热特性并进而准确和方便地分析其动态能耗及预报变化的负荷,本文建立了一种确定建筑围护结构动态热特性的谱分析识别方法。该方法同时充分地反映了围护结构实际多维热效应和实际外扰的影响,简化了实验手段,使得结果便于推广应用。实验结果证明了该方法是可行的。通过识别结果预报能耗的尝试,发现该方法可为建筑物供暖空调动态负荷计算和全年能耗分析提供新的有力工具。     

太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间能效模拟分析

建筑节能与可再生能源利用是实现碳达峰碳中和的重要技术手段。太阳能集热器-内嵌管式相变顶板系统通过太阳能集热器吸收太阳辐射能量,相变材料储存能量以实现全天室内供暖,从而降低室内采暖能耗。本文建立了内嵌管式相变顶板的二阶可变热容热阻简化传热模型,建立太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间模拟平台,并对房间热特性与能耗特性进行模拟分析,进一步与常规系统进行比较。结果表明,典型日相变顶板房间室内空气温度相比于普通屋顶房间提升了10℃左右,能满足武汉地区冬季供暖需求。在整个供暖季,除极端天气外基本能满足供暖需求,在连续多日无太阳辐射或太阳辐射很小的时间段,可考虑简单的电加热或空气源热泵等措施进行热补充。     

基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别方法

为反映结构非平稳响应信号的时频特性，提出基于短时傅里叶变换的快速贝叶斯模态参数识别(FBST)方法。该方法采用短时傅里叶变换代替傅里叶变换进行模态参数识别，使模态参数的识别同时具有时频特性，同时能够给出识别结果的不确定性。利用时域分解解耦技术，将多自由度多模态响应信号转变为单自由度单模态响应信号以提升计算效率，推导得到高信噪比下负对数似然函数的表达式。采用数值算例验证了FBST方法在时变频率和阻尼比识别上的有效性。在此基础上，针对某大跨柔性光伏支架结构气弹模型的风洞试验数据和某高层建筑风振实测加速度响应数据，利用FBST方法识别了对应结构的阻尼比、频率，并与连续小波变换和Hilbert-Huang变换等经典方法的识别结果进行对比。数值算例分析结果显示，对于时变、非时变信号，FBST方法均能识别与理论值较为一致的阻尼比和频率结果。对于大跨柔性光伏支架结构的气弹试验数据和高层建筑实测加速度响应，FBST方法识别得到的频率结果与连续小波变换以及Hilbert-Huang的结果较为一致，而识别出的阻尼比存在较大变异系数。     

自力式套管封装相变墙体排热系统及相变简化模型研究

建筑能耗日益增加,新型建筑节能技术越来越受到人们的重视。在建筑空调领域,提高建筑围护结构的热特性能够明显减少室内负荷,降低建筑能耗。本文提出了一种新型自力式套管封装相变排热节能墙体系统。该墙体系统充分利用夜间天空辐射冷却实现墙体内热量的自动转移。针对该墙体内嵌入的套管相变材料建立了4R2C热容热阻简化相变传热模型,并利用遗传算法对模型参数进行辨识。进一步搭建了套管相变材料的实验平台,并将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,4R2C简化相变模型能够准确的模拟套管相变材料的传热特性,内套管表面温度与热流平均误差分别为0.45℃和14.4%。简化相变模型能够很好与墙体热模型耦合,实现自力式套管封装相变墙体系统热特性与节能特性的集成模拟。     

内嵌管式围护结构的节能效果研究

本文提出了一种在外墙/屋顶内预埋管道,利用管道内水循环在结构内部实现冷热量转移的建筑结构,即内嵌管式围护结构。通过数值模拟的方法对该结构及无内嵌管道的常规围护结构在典型夏热地区气候条件下的传热进行了模拟分析。结果表明,该结构可以大大减少室外传热,同时降低围护结构内表面温度。本文还进一步研究了不同水温及不同管间距对该围护结构传热的影响。     

空心砌块的传导传递函数系数计算与验证

根据空心砌块的频域热特性辨识其s多项式传递函数,并进一步求取空心砌块的CTF系数。根据空心砌块动态热特性实验结果对采用CTF系数计算空心砌块热特性的可靠性进行了验证。结果表明,在边界条件趋于周期性稳定后,采用CTF系数和实验得到的空心砌块内外表面温度曲线非常吻合。因此,CTF系数能准确的计算空心砌块的动态热特性,是一种分析空心砌块动态热特性的有效方法。     

基于傅里叶图像分析的机织物密度检测

提出了一种基于傅里叶变换方法的机织物密度自动检测方法,以解决传统人工检测织物密度的耗时、费力问题。首先,介绍了所涉及的傅里叶变换理论、纱线图像重构和阈值分割方法;然后,从机织物图像采集开始,依次进行织物图像的傅里叶变换、频率特征分析、织物纱线重构、阈值分割;最后,在纱线分割结果中完成纱线的自动定位和计数,并计算出纱线密度。实验表明,所提出的织物密度检测方法是准确有效的,能够替代现有的人工分析方法。     

大直径深水圆柱结构动水压力的时域算法

提出一种计算大直径深水圆柱结构所受动水力的时域算法。大直径深水圆柱结构动水压力计算中,需要考虑水体的可压缩性。基于解析方法推导了频域动水力公式,该公式在时域计算中需要进行快速傅里叶变换或者时间卷积运算,计算量巨大。采用由频域有理函数近似和时域辅助变量实现构成的时间卷积算法,将动水力的频域解析公式实现为高精度、高效率时域算法。算例表明,本文方法具有较高的计算精度和计算效率。     

不同频域范围对水平接地体的雷电冲击响应特性的影响分析

雷电流可分解为不同的频率分量,目前对于雷电流各频域范围与冲击响应电压之间的对应关系还缺乏相应的研究。在CDEGS中建立土壤电阻率500Ω·m下的100 m长水平接地体模型,利用MATLAB计算研究2.6/50μs雷电流中各频域范围对100 m长水平接地体的冲击电压幅值及幅值时间的影响,研究了将雷电流通过傅里叶变换分解为一系列的离散频率,计算接地极在各频率下的响应电压,再通过傅里叶反变换合成得到雷电流冲击响应电压波形的方法。并通过与CDEGS仿真的雷电流冲击响应电压波形对比分析,证明该方法可用于计算雷电流作用下接地极的冲击响应电压。研究发现雷电流不同频域范围对接地体冲击响应电压的影响不同:0~33 333 Hz频域对冲击电压幅值起增幅作用并且增幅程度最大;66 666~360 000 Hz的频域主要影响峰值电压出现的时间;586 667~910 000 Hz频域对冲击电压幅值起削弱作用,对冲击电压幅值时间影响较小;1 080 000 Hz之后频域主要产生毛刺谐波,此外还会削弱冲击电压的幅值。     

生土建筑围护结构表面吸放湿过程实验研究

陕南地区的生土建筑是一种独特的民居建筑 .为了定量地研究生土建筑室内热湿环境 ,确定生土建筑围护结构表面吸放湿过程质交换系数是一项基础工作 .建筑围护结构表面的热湿迁移过程是一个典型的边界层内的流动、传热和传质过程 ,该过程的微分控制方程比较复杂 ,求解困难 .首次实验研究了生土建筑材料的等温吸放湿过程 ,提出了生土建筑围护结构表面质交换系数实验测试方法 ,实测分析计算结果与利用对流质交换相似关系计算得到的表面质交换系数比较吻合 .本研究为定量地分析生土建筑室内热湿环境奠定了科学基础     

自然碳化下混凝土超声波检测研究与分析

为研究和分析自然条件下既有建筑物混凝土轻微碳化后的声学特性，先利用1%酚酞酒精试剂法，获得养护至一定龄期的混凝土碳化状况，然后进行碳化混凝土的超声无损检测。对所得到的超声波信号进行小波变换分解、去噪、重构及傅里叶变换，分析信号时域和频域的声学参数变化。通过分析可知，在自然碳化条件下，混凝土声波时域波形较清晰，首波振幅稍有降低，频域波形主频与换能器工作频率基本一致，轻微碳化未对混凝土产生较大损伤。     

多孔建筑材料静态吸湿特性研究

建筑材料的湿特性对研究围护结构的热质传递过程有着重要意义,其中多孔建筑材料的等温平衡含湿量是完成材料传热传质分析必不可少的参数。本文研究了多种建筑材料的静态等温吸湿特性,针对加气混凝土、石膏板、相变材料这三种常见的多孔建筑材料,分析了等温吸湿曲线的理论计算模型。然后用统计方法比较了典型的计算模型,对模型的适宜性做了分析,得到了不同建筑材料等温吸湿平衡曲线各自适宜的计算公式。为研究多孔建筑围护结构热湿传递、研究室内热湿环境提供参考。     

极端热湿地区湿驱动势的选择对热湿耦合模型计算的影响

极端热湿地区常年高温高湿,为了研究围护结构的热湿迁移情况,在同时考虑水蒸气和液态水传输的状况下,导出了3种不同湿驱动势的热湿耦合模型:空气含湿量模型、相对湿度模型和毛细压力模型。利用COMSOL进行了数值求解,并将结果与HAMSTAD基准进行了对比分析。结果发现在围护结构内部未出现结露时,3种模型都可以准确地描述围护结构的传热传湿过程。然而围护结构内部出现结露时,只有毛细压力模型适用。因此极端热湿地区进行传热传湿计算时应以毛细压力模型为主,并用其他两种模型进行内部结露验证和结果校对。