直埋管道温度场计算与分析

直埋敷设技术较之架空敷设和地沟敷设有许多优点，诸如占地面积小、施工快、保温性能好、使用年限长、工程造价低、节省建筑材料、节省土方及人力等特点，具有明显的经济效益和社会效益。热水管道无补偿直埋技术己趋于成熟，在城市热力管网建设中得到了广泛的应用，人们正试图将直埋管道技术应用于输送蒸汽。由于介质温度高，保温结构多采用多层复合形式。但目前在各层的结构、厚度等参数确定方面缺乏依据，保温材料未能有效发挥作用，也引发了一些安全事故。开发科学的复合保温设计方法，是保证多层复合保温直埋管道技术得以发展的关键所在。 设计科学合理的复合保温结构，必须解决保温结构中，尤其是各层界面的温度、热流率的计算。本文介绍了一种用边界元方法分析复合保温结构中温度场的方法，并编制出相应的计算程序。 第一章阐明了课题的研究意义和应用价值，简单介绍了本文所用的数值计算方法一边界元方法的发展历史和优点，同时介绍了本文的主要工作。 第二章首先说明了加权余量法的原理，并由此推出了势问题的边界元积分方程，还介绍了无限域中格林函数的基本解的求法，以及多介质域和第三类边界条件的处理方法，最后说明了边界积分方程的数值解法。 本文的主要工作是第三章。在这一章中，讲述了具有复合保温结构的单根埋管和多根埋管问题的数学模型的建立和编制程序的方法。本章还介绍了绝热层经济厚度的概念和编写绝热层经济厚度优化计算程序的方法。该章还给出了程序的各个界面图形和两个子程序框图，还说明了程序的使用方法。 第四章是本文的重点，首先通过对有分析解的具有单层保温结构的单根直埋管道导热问题的计算，证明了所编制的程序是可信的，结果比较精确。然后计算了有复合保温结构的直埋管道的导热问题和各种给定条件下的保温层厚度，对多个算例结果的比较，总结分析出了一些规律。 最后在第五章中对本文的工作进行了总结，归纳了研究结论。