热传导性（精选10篇）
热传导性 篇1
房室结折返性心动过速 (AVNRT) 是阵发性室上性心动过速 (PSVT) 的一种类型, 是临床上较常见的一种心律失常类型。射频消融术 (RFCA) 是根治PSVT的有效方法, 治疗AVNRT具有成功率高、创伤小、复发率低和并发症少等优点, 目前已成为有症状的AVNRT病人的主要治疗方法。我院于2009年6月18日成功为1例AVNRT合并Ⅰ度房室传导阻滞 (AVB) 的病人行射频消融术。现报道如下。
1 资 料
病人, 女, 74岁, 主因“发作性心悸20年, 加重2个月入院”。既往有高血压病病史30余年, 有高血压病家族史。诊断为:心律失常, 阵发性室上性心动过速, 高血压病3级, 极高危险组。病人入院前于外院行食道电生理检查, 诊断为:房室折返性心动过速, 发作时心率104 /min。术前常规行心电图检查示Ⅰ度AVB。
2 心内电生理检查及射频消融术
常规消毒、铺巾, 1%利多卡因局部麻醉, 穿刺右颈内静脉, 送入冠状窦电极, 穿刺右股静脉, 送入His电极及心室电极。常规行心内电生理检查, 示房室结双径路并房室结折返性心动过速。心动过速呈现为两种不同频率交替出现, 且腔内图示心动过速时呈V波在前、A波在后的V-A阻滞图形。撤出His电极, 应用肝素2 000 U后送入大头导管, 采用中位法消融慢径, 以20 W～30 W放电416 s, 术后电生理检查未见房室结跳跃现象, 未诱发心动过速, 且文氏点由术前500 ms变为术后380 ms, 2∶1阻滞点由术前的380 ms变为术后的300 ms, 消融成功, 房室结传导功能改善。由于病人术前存在Ⅰ度AVB, 且消融房室结时间较长, 为预防术后房室结水肿引起Ⅲ度AVB, 术后地塞米松应用3 d。术后病人行心电图检查仍存在Ⅰ度AVB。
3 讨 论
经10余年的临床应用, 射频消融治疗AVNRT可获得非常好的临床疗效, 而且消融慢径已成为公认的安全有效的术式。国内1991年—1999 年先后两次注册总汇射频消融快速性心律失常的资料, 1991年—1995 年注册7 010 例, 其中AVNRT为2 542 例 (36.3%) , 消融成功率为97.6%。1995年—1999年第2次注册病例24 343 例, AVNRT 为6 746例 (27.7%) , 成功率为98.6%, 复发率为2.7%, 并发症发生率为1.0%[1]。 从上述注册资料和经验较丰富的医疗中心的资料分析, AVNRT 消融治疗的总成功率可达95%～100% , 虽有一部分病例复发, 但第2次手术的成功率仍较高, 而且少有并发症。
AVNRT 消融治疗的途径是经股静脉插管, 消融部位是房室交界区, 因此主要并发症有房室传导损伤, 肺静脉栓塞和穿刺并发症, 房室传导损伤是最常见的并发症。主要有:①一过性房室传导阻滞。多发生在放电中, 极少数病人发生在放电结束后, 可表现为:交界心律伴VA 阻滞、AV间期延长和阻滞、快速交界心律或心动过速;②阻滞快径引起Ⅰ度房室传导阻滞。③永久性Ⅲ度AVB, 是射频消融治疗AVNRT 难以完全避免的严重并发症。
该例病人术前心电图检查示有Ⅰ度AVB, 说明该病人的快径传导也存在一定的问题, 房室交界区的传导不稳定, 因此在术中诱发心动过速的时候有两种不同的频率出现。且心动过速发作的时候, 由于H-V间期正常而A-H间期延长, 出现V波在前、A波在后, 有别于房室传导功能正常者心动过速时的图形。由于病人的快径传导也存在问题, 我们在消融慢径的时候采用中下位法, 采用较低的瓦数, 减少连续放电时间, 严密观察心电图, 防止对快径进一步造成不可逆的损伤。经过消融, 虽然病人术后仍存在Ⅰ度AVB, 但没有因消融房室结而导致房室传导阻滞的进一步加重。
参考文献
[1]胡大一, 李瑞连.第二次全国射频导管消融治疗快速性心律失常资料总汇[J].中国心脏起搏与心电生理杂志, 2000, 14:42.43.
热传导性 篇2
【关键词】房室折返；心动过速；右束支；传导阻滞
【中图分类号】R541.7 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2012）09-0341-02
患者男，85岁，主因反复咳嗽、咳痰10年余，心慌腹胀3天。以慢支、肺气肿、肺心病、心律失常，住院26天。经综合治疗和胺碘酮、地尔硫卓、抗心律失常治疗无效，自动出院后2天死亡。
心电图附于此
本图为2012年3月8日记录的同步心电图。上条为Ⅱ导联，下条为V1导联。前段四个心动周期P-QRS-T按序发生，P波形态相同，P波正立，P-P间期0.58s，心房率103bpm，是窦性心动过速。P-R间期0.14s。QRS波Ⅱ导联呈rS形，V1导联呈rsrs形，QRS波时限0.13s，电轴左偏。R-R间期0.58s，心室率103bpm。ST段Ⅱ导联抬高0.3mv，V1导联压低0.05mv，是完全性右束支传导阻滞。上下两条第5个P-波提前发生，均正立，与窦性P波略有不同。随后的QRS波Ⅱ导联与窦性基本相同，V1导联略有不同，R波宽大畸形时限0.13s，有明显错折，R-R间期0.32s，心室率188bpm。ST段中埋有P-波，并连续发生，R-P-间期0.22s，固定不变，P--R间期0.10s，是完全性右束支传导阻滞伴阵发性房室拆返性心动过速。心电图诊断：完全性右束支传导阻滞伴阵发性房室折返性心动过速。
热传导性 篇3
1856年12月18曰,约瑟夫.约輸.汤姆孙(Joseph John Thomson,1856-19 40)诞生于英国曼彻斯特的一个出版商家庭。14岁时,汤姆孙进入欧文斯学院(后改为曼彻斯特大学)读书。他学习刻苦,成绩突出,深受教授们的赞赏,得到司徒华教授的精心指导。1876年,汤姆孙获得剑桥的数学奖金而进入剑桥大学三一学院深造。1880年毕业后留校,在瑞利(J.W.S.Rayleigh,1842-1919)领导下的卡文迪许实验室从事研究工作,很快取得了一系列重大成果。1884年,年仅28岁的汤姆孙被选为皇家学会会员,并接替瑞利,担任了卡文迪许实验室的主任职务。此后,直到1919年卢瑟福(E.Rutherford,1871-1937)接替他为止,领导这个实验室达35年之久。在汤姆孙的组织领导下,卡文迪许实验室成为世界第一流的物理学研究基地,并培养出许多优秀的物理学家,其中有7名后来获得了诺贝尔奖。
汤姆孙在物理学领域有许多重要贡献。例如,1903年,他最早提出了_个原子结构模型—汤姆孙原子模型;1912年,他指出了同位素的存在;在电学理论方面,他在研究电磁波被自由带电粒子散射时,发现了汤姆孙散射,得到了光被自由电子散射的情况下有效截面的表达式,即汤姆孙公式。汤姆孙最杰出的贡献是发现了电子的存在。他因对科学的杰出贡献而获得了极高的荣誉:1906年,他获得诺贝尔物理学奖;1908年,他被封为爵士;自1909年,他几次连任近代物理世界年会主席;1915年他当选为英国皇家学会会长;1918年他担任剑桥大学三一学院院长……直至1940年8月30曰,汤姆孙在剑桥大学去世。他的遗体和牛顿、达尔文、幵尔文等著名学者一起安葬在伦敦中心的威斯敏斯特教堂。
热传导性 篇4
A high-order accuracy explicit difference scheme for solving 4-dimensional heatconduction equation is constructed.The stability condition is r = △t/△x2 = △t/△y2 = △t/△]z2 = △t/△w2＜3/8,and the truncation error is O(△t2 + △x4).
作 者：马明书 马菊意 谷淑敏 ZHU Lin-lin MA Ming-shu MA Ju-yi GU Shu-min ZHU Lin-lin 作者单位：马明书,谷淑敏,ZHU Lin-lin,MA Ming-shu,GU Shu-min,ZHU Lin-lin(College of Mathematics and Information Science,Henan Normal University,Xinxiang 453007,China)
马菊意,MA Ju-yi(Anyang Institute of Technology,Anyang 455000,China)
热传导性 篇5
关键词：光热(PT)模型 格林函数 本征分析 灵敏度分析
1880 年，美国物理学家Alexander Graham Bell[1]首先发现，当一束被周期性遮挡的太阳光束照射到放在密封盒内的固体上时，通过与密封盒连接的管子可听到盒内 有声音发出。这一发现奠定了光声（PA）——光热（PT）检测技术的研究基础。但由 于历史和技术的原因，光声——光热无损检测技术发展比较缓慢，直到 20 世纪 60 年代 中期以后，随着传感技术和微弱信号检测技术的兴起和发展，特别是激光器技术的发 明，PA/PT无损检测技术才得到较快的发展。70 年代初期，激光技术已经运用到无损 检测领域。到了 20 世纪 80 年代，光声——光热检测技术已经发展得相当成熟，出现了 多种PA/PT检测方法，例如，气体麦克风检测[2]、光热光偏转法[3]、光热光位移法[4]、光声谱和光声喇曼光谱法[5-6]、光热释电光谱法[7-8]等等。近二十年来，随着新材料、 新工艺的不断涌现和对检测的范围和精度等要求的不断提高，还出现了红外辐射线、 激光全息、激光散斑、激光超声、激光轮廓测量、激光瞬时热成像等无损检测新方法 和新技术[9]。与常规的超声、射线、涡流、磁粉、渗透[10]等无损检测技术相比，PA/PT 无损检测技术具有非接触、远距离分辨率高、无害、灵敏度高、频响宽、适应性强（适 用于气体、液体、固体等样品）等诸多优点，因而广泛运用于航空航天，电力、冶金、 石油化工、材料、建筑工业、特种设备、机械、制造业和医药卫生等诸多領域[11-14]。
近二十年来，基于PA/PT的各种反演技术一直以来都是研究的热点，并有诸多成果问世。由于PA/PT检测技术都涉及到反演问题，所以，对反问题的研究也成为热点。历史上，反问题的研究源远流长，早在1823 年，Abel[15]问题，即根据爬山的时间来 确定山的形状，就是一种反问题。1877 年，Lord Rayleigh[16]和Klein[17] 利用弦的振动 频率推断某一非均匀振动弦的密度成为了数学上研究反问题的先驱[18]。由于历史与技 术原因，反问题研究的兴起不过是近几十年的事情，它主要的研究对象是涉及与探测、识别和设计有关的应用问题。实际生产的迫切需求是推动这一学科迅速发展的原动力。198年，以“反问题、反演方法和数据反演计算”为主要内容的专题杂志Inverse Problems[19]创刊，标志着反问题的研究走向独立。世界上每年都举行各种形式的反问 题研讨会，得到了数学、物理、工程技术等多方面专家的响应。我国的反问题研究自 八十年代初由冯康教授[20]首倡，在实际问题的推动下，先后在中国科学院、哈尔滨工 业大学、山东大学、中山大学、南京大学以及石油等工业部门多家单位取得相当数量的理论和实际应用成果。
与正问题相比，反问题的研究起步较晚，发展还远不成熟。目前，反问题的研究 还存在诸多困难，如：存在性：我们要求的反问题的解很可能不存在。唯一性：有的反问题的解虽然存在，却不唯一，有几个甚至无穷多个。稳定性：利用计算手段，由接收信息来反演物质的结构和特性是反问题研究的重要内容。可是实际的接收响应中不可避免地含有噪音，计算过程也有累积误差。相当多的反问题都具有病态性质即数值上很不稳定，在有噪声时得到的解与真实解相差甚远，稳定性一直是反问题研究 的瓶颈。由于工程的实际需要，以及数理学科及工程技术的发展在反问题领域产生了 许多研究成果，到目前为止，已经建立了多种反演算法，例如，精确法[22]、积分法[23]、 Beck序列法[24-26]、软化法（Mollification）[27-28]、Tikhonov正则化法[29-30]、奇异值分 解法（SVD）[31]、最佳摄动法[32]、共轭梯度法(CG)[33]等。
要解决反问题首先要对正问题进行研究，如果对正问题知之甚少甚至一无所知，那么反问题是无从提起的。本文主要研究PT 模型的热传导正问题，以期对解决相应 的反问题的提供理论指导。所谓热传导的正问题是给定热源，材料的各种热学参数求 温度场分布的问题。相应的反问题是从边界上给定的温度分布确定材料的热源分布和 热学参数。
灵敏度是研究与分析一个系统（或模型）的状态或输出变化对系统参数或周围条件变化的敏感程度的概念。在最优化方法中经常利用灵敏度分析来研究原始数据不 准确或发生变化时最优解的稳定性。通过灵敏度分析还可以决定哪些参数对系统或模 型有较大的影响。灵敏度分析研究的具体意义还表现为：(1)通过不同要素及其所 得综合评价值的比较，可以使我们得到被评价对象更丰富的信息，以便于做出满意的 决策。(2)对难于肯定的环境条件，或没有把握确定的参数进行灵敏度分析，便于对 那些敏感的条件采取更加谨慎的态度处理。(3)通过灵敏度分析还可以确定一些可控 条件的合理变动范围。因此，灵敏度分析几乎在所有的控制论与运筹学方法中以及在 对各种方案进行评价时都是很重要的，比如，在动力响应分析、模型修正、结构优化、 探伤识别、无损检测等领域都有重要的运用。灵敏度分析有很多种类[37]，如：形状灵 敏度、尺寸灵敏度、应力灵敏度、位移灵敏度、特征值和特征向量灵敏度、瞬态灵敏 度、频率灵敏度、屈曲载荷灵敏度、线性灵敏度和非线性灵敏度等等。由于灵敏度理 论的重要性，一直以来都是研究的热点。目前比较成熟的方法有：有限差分法[38-40]、 模态法[41]、Nelson类方法[42]、代数法[43-45]、迭代法[46-47]等。随着科学与工程技术的发 展和需要，灵敏度理论对生产和生活的作用将会越来越重要，灵敏度理论的研究也将随着深入。
参考文献：
[1]马天驰,安德煜,刘颂豪.光热探测——一种新的无损检测技术[J].激光与红外,1995(3)
[2]Li J S, Liu K, Zhang W J , et al. Carbon dioxide detection using NIR diode laser based wavelength modulation photo acoustic spectroscopy [J]. Optical Applicator. 2008,38(2):341-352.
热传导液酸值测定方法探讨 篇6
酸值是用来表示石油产品中含有酸性物质总含量的一项重要指标。酸值是中和1 克润滑油中酸性物质所需的KOH毫克数 (mg KOH/g) , 表示润滑油中酸性物质的多少, 作为衡量润滑油腐蚀性的指标。因为相对于其他判断油品腐蚀性和氧化程度的指标, 酸值在测定上更为方便快捷, 所以在国内外标准中酸值都列为必测的参数。一般要求腐蚀性要尽量小的润滑油, 以免影响机械性能, 甚至缩短机械寿命。热传导液酸值指热传导液中有机酸的总含量。当热传导液温度不高于100℃且无水分时, 一般不会对金属产生腐蚀。当温度超过100℃, 随着温度及酸值的增加, 有机酸对金属的腐蚀性也会随之增强。一般新油的酸值小于0.05mg KOH/g。抗氧化性差的热传导液在高温时易被空气氧化成有机酸而使酸值增大。当热传导液的酸值超过0.5mg KOH/g时, 为了防止有机酸对金属的腐蚀, 避免变质劣化的热传导液影响锅炉安全运行, 应停止其使用。
二、热传导液标准的发展
《热传导液》的标准为SH/T0677-1999, 检测方法为GB/T4945, 酸值质量指标规定为不大于0.2mg KOH/g。该标准值相对比较宽松, 许多单位企业对酸值指标并不重视, 因国内各热传导液厂制定的质量标准各自不同, 生产的热传导液质量也差异较大, 在新油的检测上, 质量监督部门也只能依据其企业标准来评定是否合格。
GB23971-2009《 有机热载体》 标准实施后, SH/T0677-1999《 热传导液》 同时作废。GB23971-2009 加严了酸值质量要求, 规定酸值不大于0.05mg KOH/g, 检测方法为GB/T4945 和GB/T7304, 测定结果有争议时以GB/T4945 为仲裁方法。
《有机热载体安全技术条件》 (GB24747-2009) 分别对未使用有机热载和在用有机热载体的验证指标和试验方法做了规定, 对于未使用有机热载体, 酸值质量指标为不大于0.05mg KOH/g, 分析方法为GB24747-2009 附录A。
从热传导液质量标准变化情况看, 热传导液酸值质量指标较严格, 目前很多检测机构酸值测定的准确度不高, 各热传导液生产单位应提高认识, 有必要提高热传导液生产和使用单位对热传导液酸值指标的认识程度。
三、酸值测定方法介绍
酸值测定方法按照终点判断的方法, 可分为电位滴定法和指示剂法两类。酸值测定标准方法的多样性, 也表明了各类标准方法针对性强, 适应性有限。各方法主要区别是滴定剂、样品溶剂、终点判别及滴定方式等, 共同点是滴定都是在非水相中进行, 均属容量滴定分析的范畴。颜色指示剂法不能测定深色油品及变色迟缓的部分油品;原油酸值测定方法溶剂中另加了四氢呋喃替代等比例的异丙醇, 溶解性增加, 但电位突跃更小, 无突跃点现象更多;电位滴定法是油品测定方法的发展趋势。
四、热传导液酸值测定方法比较
GB 23971-2009《有机热载体》中规定酸值检测方法为GB/T4945 和GB/T7304, GB 24747-2009《有机热载体安全技术条件》中规定酸值检测方法为GB24747-2009 附录A。GB/T4945 为指示剂法, GB/T7304 和GB24747-2009 附录A均为电位滴定法。
石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法:该方法可以测定总酸值和总碱值, 与ASTM D974-97等效。以对- 苯酚指示剂的颜色变化 (在酸性溶液中显橙色, 在碱性溶液中显绿色) 确定滴定终点[1]。 测定样品中和值时, 将试样溶解在含少量水的甲苯和异丙醇混合物中, 然后在室温下分别用标准的碱或酸溶液滴定。
石油产品和润滑剂酸值测定法:该标准将试样溶解在含有少量水的甲苯异丙醇混合溶剂中, 与ASTMD664-95 等效, 电位滴定用氢氧化钾异丙醇标准溶液作为滴定剂, 所用的电极对为玻璃指示电极- 甘汞参比电极, 在手绘或自动绘制的电位- 滴定剂量的曲线上仅把明显突跃点作为终点, 则以相应的新配非水酸性或碱性缓冲溶液的电位值作为滴定终点[2]。
附录A有机热载体酸值测定法:以氢氧化钾异丙醇标准溶液为滴定剂, 用甲苯、异丙醇和少量水的混合溶剂溶解试样, 通过复合电极或者一对玻璃指示电极- 银/ 氯化银参比电极进行电位滴定, 根据氢氧化钾标准溶液消耗体积和电位值绘制滴定曲线图, 当曲线出现明显突跃点时为滴定终点。由于有机热载体存在多种弱酸, 因此在滴定过程中往往存在多个突跃点, 终点判断以最靠近PH11±0.02 所对应的突跃点来计算酸值;如果滴定过程找不到突跃点, 则以滴定到PH11±0.02所消耗的标准溶液体积来计算酸值。
五、结束语
随着新标准《有机热载体》 (GB23971-2009) 和《有机热载体安全技术条件》 (GB 24747-2009) 的颁布施行, 对酸值的质量指标变化也更严苛, 因为指标范围较窄, 对分析的准确度要求就更高了, 对于酸值稍有不注意就可能分析不合格, 同时对基础油的选取也提高了要求, 对基础油酸值的选取也要严格把关。而针对于不同测定方法之间的差异, 使用不同方法测定同一热传导液样品可能会出现合格与不合格情况, 尤其使用GB/T4945 与电位滴定法测定酸值更要引起相关单位注意。
摘要：酸值是热传导液中一项关系重大的性能指标。对于新油, 酸值是生产厂家出厂检验和用户检查验收油质量好坏的重要指标。而热传导液的质量和性能直接关系到有机热载体炉的安全运行。对于在用热传导液, 酸值可以间接指示油品对设备的腐蚀性以及油品氧化变质的程度。本文通过分析热传导液不同标准通过对比不同酸值测定方法, 提出酸值不同测定方法之间的差异, 了解不同标准中热传导液酸值测定方法要求。
关键词：热传导液,酸值,分析方法
参考文献
[1]GB/T4945-2002《石油产品和润滑剂酸值和碱值测定法 (颜色指示剂法) 》
APG冷板热传导性能研究 篇7
散热问题是影响加固计算机可靠性的重要因素, 研究人员一直努力通过各种方法降低加固计算机中芯片的温度以确保其在高温情况下能够正常、可靠地工作。目前, 大部分军用加固计算机都是通过冷板将器件的热量传导至机箱上, 由机箱通过自然散热或者强迫风冷以及液冷方式将热量散失出去。由于热导率是材料的固有属性, 冷板材料也存在热导率。对于相同结构的冷板来说, 热导率越大, 器件的温度就越低。从冷板材料的密度、导热以及强度等综合因素考虑, 绝大部分冷板都选用铝合金材料, 铝合金的热导率为180 W/ (m·℃) 。如果冷板的热导率能够进一步提高, 芯片温度就会明显下降。
石墨是自然界热导率很高的一种材料, 其水平方向热导率最高可以达到1 700 W/ (m·℃) 。如果加固计算机能将石墨作为一种冷板材料, 就可以大大降芯片的温度。美国的多家公司对石墨冷板进行了深入研究, 现已成功开发出多种产品, 并逐渐向加固计算机上推广应用。石墨的热导率虽然很高, 但是其脆性大以及垂直方向热导率很低等缺点却是制约其作为加固计算机冷板的最大障碍。
石墨水平方向的热导率可以达到1 700 W/ (m·℃) , 但是垂直方向的热导率不超过10 W/ (m·℃) , 两者相差百倍以上, 这是石墨作为冷板材料的一个主要劣势。石墨材料一个重要特点是当水平方向的热导率变大时, 垂直方向的热导率就会变小;水平方向的热导率变小时, 垂直方向的热导率就会变大, 但是垂直方向的热导率不会超过10 W/ (m·℃) 。为了解决石墨材料这个不足, 应选择石墨材料水平方向和垂直方向热导率的最佳数值, 以提高APG材料的热导率。当APG冷板结构形式固定后, 选择水平方向和垂直方向热导率最佳数值, 以获得冷板较高的热传导性能具有十分重要的意义。本文首先介绍了APG冷板的结构形式, 然后分析了不同热导率的石墨对APG冷板热导率的影响, 最后给出了APG冷板选用不同热导率的石墨材料的建议。
1 APG冷板
高导热石墨生产工艺已经十分成熟, 生产工艺多采用CVD工艺, 国外许多厂家都可以生产高导热率的石墨。由于石墨存在强度小、脆性大的缺点, 美国几家公司已经进行了多年研究, 终于解决了这些技术难题, 使得石墨应用于加固计算机冷板成为了可能。解决方案就是把石墨薄片固定在铝合金框架内, 再用一块铝板将石墨封装起来, 然后用焊接等工艺将石墨紧紧连接两层铝板之间, 使得它们能够完全紧密地结合在一起, 这种复合材料称之为APG材料 (Annealed Pyrolytic Graphite) 。为了提高APG冷板的热传导性能和抗弯折的能力, APG散热板的封装材料多选用热导率和强度较好的6061铝合金材料。6061铝合金水平方向和垂直方向的热导率可以达到180 W/ (m·℃) , T6状态6061铝合金的抗拉强度可以达到280 MPa。把石墨封装在铝合金框架内的复合材料称之为APG材料, 用APG材料作为加固计算机散热冷板称之为APG冷板, 一种典型的APG冷板的结构形式以及重要尺寸参数见图1。在图1中, X向和Y向为水平方向, Z向为垂直方向。APG冷板利用铝合金材料强度高和韧性良好的特点解决了石墨的强度差和脆性的问题, 同时也发挥了石墨导热率高的优点, 满足了加固计算机的环境使用要求。美国几家公司已经成功开发出多种APG冷板, 并逐渐向加固计算机上推广使用。
2 APG冷板的热传导性能分析
2.1 电子板卡结构组成
石墨水平方向与垂直方向的热导率相差达到百倍以上, 这是石墨作为冷板材料的一个主要劣势。为了验证不同方向热导率对APG冷板热传导性能的影响, 本文通过对使用了不同APG冷板的6U电子板卡的芯片温度进行仿真, 从而获得了不同热导率石墨冷板对APG冷板的综合热传导性能参数。
6U电子模块中各个组成部分如印制板、发热电阻、芯片、APG冷板的结构形式见图2, 图2中的APG冷板的结构形式以及尺寸详见图1。图2中印制板8排、6列共48个单个功耗为6 W的发热电阻, 总功耗为288 W。发热电阻产生的热量通过APG冷板传导至APG冷板的左右两侧的冷端并全部被冷端吸收。由于本文主要研究APG热传导特性, 对流和辐射因素将不予以考虑。用flotherm软件对图2的热模型进行仿真, 热仿真条件为:环境温度为70℃, APG冷板左右两侧冷端温度为40℃。
2.2 热传导热性分析
2.2.1 水平方向热导率对APG冷板传导特性的影响
当不同APG中石墨水平方向的热导率分别为1 200、1 300、1 400、1 500、1 600W/ (m·℃) , 垂直方向的热导率均为3 W/ (m·℃) , 将热导率的参数代入电子模块的热模型中, 其仿真结果见表1。从表1可以看出, 当垂直方向的热导率为3 W/ (m·℃) 时, 水平方向的热导率从1 200 W/ (m·℃) 增加至1 500 W/ (m·℃) , 芯片温度呈下降趋势。水平方向的热导率大于1 500 W/ (m·℃) , 芯片温度基本不发生变化。
2.2.2 垂直方向热导率对APG冷板传导特性的影响
当不同APG中石墨水平方向的热导率均为1 500 W/ (m·℃) , 垂直方向的热导率从3 W/ (m·℃) 增加至7 W/ (m·℃) , 将热导率的参数代入电子模块的热模型中, 其仿真结果见表2。从表2可以看出, 当水平方向的热导率为1 500 W/ (m·℃) 时, 改变垂直方向的热导率基本上不会改变芯片的对APG热传导性能。
2.2.3 不同方向热导率对APG冷板传导特性的影响
当不同APG中石墨水平方向的热导率分别为1 600、1 500、1 500、1 300、1 200 W/ (m·℃) , 垂直方向的热导率从3增加至7 W/ (m·℃) , 将热导率的参数代入电子模块的热模型中, 其仿真结果见表3。从表3可以看出, 水平方向热导率变化是影响APG热传导性能的主要因素, 垂直方向热导率变化对APG热传导性能的影响较小。
3 结语
通过以上分析, 可以认为:石墨的垂直方向热导率一定时, 选择水平方向热导率参数可提高APG冷板的热传导特性。当石墨的水平方向的热导率参数较高时, 增加垂直方向的热导率不能有效提高APG冷板热传导性能。当石墨材料的水平方向和垂直方向的热导率都可变化时, 水平方向的热导率是影响APG冷板热传导性能的主要因素。
摘要：介绍了APG冷板的结构形式, 分析了不同热导率的石墨对APG冷板热导率的影响, 最后给出APG冷板选用不同热导率的石墨材料的建议。
关键词：APG冷板,热传导,热导率,加固计算机
参考文献
[1]Montesano M.AnnealedPyrolyticGraphite[J].AdvancedMaterials and Processes, 2006, 164 (6) :44-60.
CL保温外墙的热传导分析 篇8
关键词：CL外墙,节能,保温性,热流密度
0 引言
本文采用有限元数值模拟方法并结合呼和浩特市某小区试点建筑温度监测结果,对比分析了CL建筑体系、普通建筑体系和粉煤灰建筑体系的保温效果[2,3]。
1 外墙结构的选取
本文试验所选取了三种外墙构造,各种墙体的构造参数如表1所示。
2 试验结果与分析
2.1 实测数据分析
试验还对比了3个研究对象传热后的内壁温度变化(见表2),内壁的温度变化恒定,不随外界温度变化而变化,粉煤灰混凝土墙温度变化比例为14.58%,普通外墙变化比例为23.128%,而CL体系外墙只有9.78%。进一步说明了CL建筑体系良好的节能性能。
3个试验对象热流密度曲线见图1。
2.2 数值模拟数据[6,7,8]
利用origin8.5科学数据分析绘图软件绘出温度曲线图。在图2中可以看出三种外墙温度的变化,CL外墙的温度变化最小,坡度很小,说明保温性能好,但是粉煤灰外墙和普通外墙的温度变化很大,热量损失很多,而且由于温差大墙体会产生裂缝,对室内的保温不利。
2.3 实测数值与数值模拟的对比分析
由表3,表4看出,实测值与模拟值的差与实测值的比值都不超过10%,计算结果与ansys模拟结果接近,说明可以真实的模拟外墙结构的热流密度及传热后的内壁温度[4,5,6]。
3 结语
试验对比证明CL建筑体系的节能性能相比普通混凝土外墙和粉煤灰外墙要好。CL外墙体系内温度变化平缓,墙体不会因为温差大而产生裂缝。通过实测与有限元分析两种方法证明了这种外墙的保温性和有限元分析的可行性。并使用matlab软件进行了验证,验证了结果的可靠性。试验与工程实际吻合,具有很好的实用价值。
参考文献
[1]李德荣,刘明明,杨星虎.上海地区混凝土空心砌块住宅建筑节能技术研究[J].新型建筑材料,1999(6):10-14.
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[4]李红梅.混凝土小型空心砌块建筑温度场与温度裂缝分析[D].杭州:浙江大学,2004.
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[6]肖信.origin8.0实用教程——科技作图与数据分析[M].北京:中国电力出版社,2009.
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[8]陈杰.matlab宝典[M].第2版.北京:电子工业出版社,2010.
[9]王宗华.基于热工性能测试的节能建筑外墙保温技术探讨[D].济南:山东大学,2009.
热传导性 篇9
关键词：遗传算法,反问题,混合优化
反问题是一类比较特殊的问题, 其任务是由已知的部分结果确定模型或反求原因。同时绝大部分的反问题是不适定的, 其特征是解的不唯一性和不稳定性。不适定反问题在热传导中可以分为两类:相变和无相变。无相变情况下的反问题, 如热系统参数辨识, 热流辨识, 温度辨识等, 已有许多研究[1]。有相变情况下的反问题, 实际上是一个自由边界反问题[2] (反stefan问题) 。本文涉及到的这类问题是:在材料融化过程中, 由已知的温度和热流数据实时估计自由边界的反问题。而我们的任务是, 对该问题中的目标价值函数进行优化求解。
采用传统优化方法求解热传导反问题, 其解常常是振荡的和不收敛的, 且依赖于初始搜索点。有许多非线性方法可用于解决这一问题, 遗憾的是大多数方法要么是计算量过大, 要么是容易陷于局部极小。有效解决这一问题的方法之一是采用具有良好的鲁棒性的算法, 遗传算法是一种有效的非线性优化方法, 它基于生物界中普遍存在的遗传、变异、进化等过程, 在许多方面, 都有别于经典的优化方法, 已经应用到线性规划、图象识别和参数反演等领域。本文的主要目标就是提出一种具有良好鲁棒性和快速性的优化算法以确定热传导过程中材料的自由边界。
1 热传导反问题数学模型
图1所示为一段长为L, 处于融化过程的固体材料。定义: (x, t) T (x, t) 为固体部分的温度场;t s (t) 为液体与固体之间的交界面。Ti (x) 为材料初始时刻的温度分布, Tf为材料的融化温度, Θ (t) 、Υ (t) 分别为x=L处的温度和热流。
经过归一化处理后, 图1中s (t) 的变化范围介于0和1之间。于是, 该问题在数学上可以描述为:
以上各物理量均为归一化后的无量纲量。反问题就是:根据Θ (t) 和Υ (t) 来求解s (t) 。
本文的目标价值函数来自上面的热传导反问题, 定义如下:
式 (2) 中α为调节系数, y1 (t) 为热流的真实值, y2 (t) 为计算值。
A为算子, 由热传导正问题[3]决定。也就是已知s (t) 和Θ (t) 求y (t) (亦即Υ (t) ) 。在L2空间中, 经离散化后上述目标价值函数变成:
本文就是优化求解目标函数J。由式 (4) 看出我们要优化求解的反问题目标函数与一般典型函数相比有其特殊性:首先, 为了达到实时估计s (t) 的目的, 式 (4) 是在一个滑动区间τ上优化求解[4];其次对于函数值J的计算比较麻烦, 先要求解正问题, 即利用式 (1) 计算出温度场T, 然后用式 (3) 计算出热流y (t) , 代入式 (4) 才能求得J。
2 GA求解热传导反问题的仿真实验
遗传算法由染色体编码方法、适应度函数和遗传算子构成[5]。为了克服二进制编码的缺点, 对于反问题直接采用十进制进行编码。这样可以直接对解进行遗传操作, 从而便于引入与问题领域相关的启发式信息, 增加算法的搜索能力。对于初始的n个种群个体值可以用公式
得到。
适应度函数是遗传算法进化过程的驱动力, 也是进行自然选择的唯一标准, 它的设计应结合求解问题本身的要求而定。本文是极小化目标函数, 适应度函数取目标函数值的倒数。
遗传算子有选择算子, 交叉算子和变异算子三种。常用的选择算子很多, 这里采用期望值法选择进入下一代的种群;交叉运算采用公式
处理, 式 (6) 中, Y为交叉前的种群值。变异操作采用公式:
进行计算。
仿真是基于由Neumann获得的一个空间一维情况下的解析解[6]。Neumann的解析解为:
式中erfc () 为误差传递函数, k*为相对扩散系数。取λ=0.158, k*=0.125。同时为了衡量求解效果, 在L2空间中定义一个误差函数:
式 (11) 中, s (i) 的取值由公式 (8) 计算求得, s0 (i) 为优化求解值。
以下求解中s (i) 取200个点, 滑动区间采样点数τ=5, 调节系数α=0.3 (仿真结果表明求解效果较好) 。下面主要讨论GA求解中种群大小、交叉率、变异率对优化效果的影响。由于GA是随机搜索, 每次的计算结果会有差别, 为此, 以下的计算数据都是多次计算得到的平均值, 且迭代次数均取100次。
3.1种群规模对求解的影响
取交叉率Pc=0.9, 变异率Pm用公式Pm=0.10-[1:1:n]×0.01/n线性取值。改变种群规模, 求解数据如表1。
通常, 种群规模太小不能提供足够的采样点, 以致算法性能很差;种群规模太大, 尽管可以增加优化信息, 阻止早熟收敛的发生, 但无疑会增加计算量, 造成收敛时间太长, 表现为收敛速度缓慢。综合考虑求解精度和求解时间, 以下计算中种群个体数取30。
2.2 变异率对求解的影响
变异操作是对种群模式的扰动, 有利于增加种群的多样性。但是, 变异概率太小则很难产生新模式, 变异概率太大则会使遗传算法成为随机搜索算法。
表2和表3分别是变异率取定值和按照公式Pm=0.10-[1:1:n]×0.01/n线性变化取值的不同运算结果。
比较表2和表3可知, 变异率自适应取值求解效果较好。
2.3 交叉率对求解的影响
种群大小取30个, 变异率Pm线性取值, 改变交叉率看求解效果, 如表4。
交叉概率太大时, 种群中个体更新很快, 会造成高适应度值的个体很快被破坏掉;概率太小时, 交叉操作很少进行, 从而会使搜索停滞不前, 造成算法的不收敛, 这里取交叉率0.9比较合适。
以上各参数取值下的仿真结果如图2所示。
3 混合优化算法求解热传导反问题
由图2可以看到, 上述采用遗传算法求解反问题效果基本令人满意。但考虑到实际问题需要实时估计自由边界s (t) , 且s (t) 变化较缓慢, 因此, 为了进一步提高算法的稳定性, 减少计算时间, 可在滑动区间上使用如下的线性假设:
式 (12) 中β为线性预估系数。在这个假设下, J变成了一个一元函数。此时, 目标价值函数具有如下的形式:
考虑到经典优化算法收敛速度快的优点, 下面采用遗传算法+梯度法的混合策略, 先用梯度法迭代计算若干次, 让搜索点向最优解靠近, 然后再用遗传算法求解, 这样既能保证算法的稳定性, 又可以弥补遗传算法收敛速度慢的缺点。梯度法为经典优化算法, 利用公式xk+1=xk+λkdk进行迭代寻优。其中λk为搜索步长, dk=-f (xk) 为搜索方向。
仿真发现, 混合求解中梯度法取定步长比取最优步长效果好, 且λk=0.5, 迭代次数15次较为合适, 仿真结果如图3。将单纯的遗传算法求解和改进的混合算法求解数据作一比较, 见表5。
由表5和图3可以看出, 混合优化算法比起基本遗传算法, 求解精度和速度都大为提高。
4 结语
本文首先采用遗传算法对一类热传导反问题进行了优化求解, 保证了算法的收敛性, 然后利用遗传算法和梯度法相结合的混合策略对其求解, 综合了二者的优点, 同时保证了求解的精度和速度。仿真结果表明, 对于热传导反问题目标函数的优化, GA+Gradient是一个行之有效的方法。
参考文献
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[4]Benard C, Afshari A.Inverse stefan problem:tracking of the interface position from measurements on the solid phase.Numer Methods Eng, 1992;35:835—851
[5]陈国良, 王煦法.遗传算法及其应用.北京:人民邮电出版社, 1996
热传导性 篇10
许多工业领域中都涉及到含有相变的热传导问题的研究。例如,铸造过程中金属铸件的凝固,焊接中焊条的熔化固结等。其特点是区域内存在着一个随时间移动的两相界面,界面的位置未知,在该界面上放出或吸收潜热。这类问题又称为移动边界问题(Stefan问题)[1]。目前,有关Stefan问题的文献中,对相变界面进行控制的比较多见[2,3,4,5,6],而对其跟踪的很少[7]。
然而,在实际过程中,通常无法直接测量随时间变化的固体和液体之间的交接面,同时,液体部分的热传输机理非常复杂,其复杂的数学模型容易导致求解算法的不稳定。C.Benard在文献[7]中采用了一种行之有效的方法,该方法仅基于固体部分的测量数据,通过对液-固系统中固体部分一个热传导反问题的求解来实现对相变界面位置的实时估计。本文在该方法的基础上,采用新的模型和目标价值函数进行优化求解,并在三种典型输入情况下进行了仿真实验,得出了更好的跟踪效果。
2 问题的数学描述
图1所示为一段长为L,处于融化过程的固体材料。定义:为固体部分的温度场;为液体与固体之间的交界面。Ti(x)为材料初始时刻的温度分布,Tf为材料的融化温度,Θ(t)、Φ(t)分别为x=L处的温度和热流。
为了处理方便,首先利用下面的变换对所讨论的问题做归一化处理,即:
经过归一化处理,图1中s(t)的变化范围介于0和1之间。于是,该问题在数学上可以描述为:
以上各物理量均为归一化后的无量纲量。本文的任务是:根据Θ(t)和Φ(t)实时估计s(t)。
3 反问题的求解
对于这样一个辨识与跟踪问题,本文采用基于反馈控制思想的参考模型法来求解。如图2所示,TS代表真实的物理热系统;M S为用于求解而使用的直接模型;u(t)为直接模型输入(测量);y1(t)和y2(t)分别表示测量输出和模型输出;f1(t)和f2(t)分别代表测量噪声;A代表所使用的求解算法。算法A调节s(t)使得y1(t)和y2(t)之间的距离最小。
直接模型来源于文献[8]所给的有限元数值模型。以Θ(t)和Φ(t)分别作为模型的输入和输出。通过仿真研究,确定相关参数如下:模型时间离散步长δt=0.01;模型空间离散步长δx=0.05;测量时间步长∆t=0.01。
由于热系统的低通特性,相变界面的快速变化在固态输出端只产生极其微小的变化,这使得相变界面的跟踪问题是一个典型的不适定反问题。Tikhonov提出的正则化方法(regularization method)对许多不适定反问题是一个比较有效的方法。本文所使用的目标价值函数来自于Tikhonov正则化方法。正则化方法中所使用的目标价值函数具有如下一般形式[9]:
其中K:X→Y为有界线性算子,α>0为正则化参数,L为单位算子或某个微分算子。
考虑到实际过程s(t)变化比较缓慢,取L为一阶微分算子(即取s(t)的变化率作为调节项),则对应本文所讨论问题的目标价值函数为:
其中y1(t)为热流的真实值,y2(t)为计算值。在L2空间中,经离散化后上述目标价值函数变成:
另外,为了达到实时跟踪的目的,我们在一个较小的时间子区间上τ上计算目标价值函数并对其优化,通过使该子区间在时间轴上向前滑动即可达到实时跟踪的目的[7]。这里所采用的目标价值函数为:
式中,R为滑动区间采样间隔数(τ=R×∆t),通过在一个滑动区间内极小化上面的目标价值函数式(5),就可以达到实时在线估计s(t)。这时的J是一个多元函数,其优化是一个多元函数的优化问题。采用遗传算法对该目标函数进行优化,仿真结果发现,求解精度较高,但收敛速度比较慢,对这里的问题很难达到实时跟踪。因此,为了提高算法的稳定性,减少计算时间,可在滑动区间上使用如下的线性假设:
式中β为线性预估系数。在这个假设下,J变成了一个一元函数。此时,目标价值函数具有如下的形式:
对Jα的优化,有许多成熟的算法可供选择,这里采用二分法。仿真结果表明,求解精度和收敛速度完全可以达到实时跟踪的要求。
4 相变界面轨迹按不同规律变化时的仿真试验
针对三种不同的相变界面轨迹s(t)和模型输入Θ(t),分别在无测量噪声和有测量噪声情况下做了仿真实验。由于目前只有一个解析解,所以后两种情况都是任意给定的(为了计算方便,假定固体材料的固定端点处的温度恒为零,即Θ(t)=0)。这三种情况分别是:
(1)Neumann解析解情况[10]:
(2)相变界面按抛物线规律变化:
(3)相变界面按指数规律变化:
对于情况(1),所谓的“测量”数据Θ(t)和Φ(t)都是已知的。而对于(2)和(3),有了温度测量数据Θ(t),还必须获得热流测量数据Φ(t)。Φ(t)可由直接模型M S得到。有了Θ(t)和Φ(t),即可由前述算法实时估计s(t)。
4.1 无噪声情况下的仿真结果分析
无测量噪声情况下,令正则化参数α=0,研究滑动区间采样间隔数R和线性预估系数β对估计结果的影响。定义误差函数其中,s(i)为真实值,s~(i)为估计值,N为测量点数,这里取N=200。
仿真结果表明,对于情况(1):β不变时,随着R逐渐增大,ε逐渐减小;R不变时,随着β逐渐增大,ε逐渐增大。对于情况(2):β不变时,随着R逐渐增大,ε先减小后增大;R不变时,随着β逐渐增大,ε增大到一定值后不再变化。对于情况(3):β不变时,随着R逐渐增大,ε先减小后增大;R不变时,随着β逐渐增大,ε先减小后增大。
对于上述三种情况,尽管误差ε随着R和β的变化规律各不相同,但总的来说,对每种情况,总能找到一组合适的R和β值,使得辨识误差较小,同时又满足实时性的要求。图3,图4,图5分别是对应的仿真结果。其中,(1):R=10,β=0(2):R=6,β=0.1(3):R=5,β=0.9。
需要强调的是,以上结果是在令α=0的情况下获得的。不考虑α=0时问题的不稳定性,这个做法是可行的,原因有三点:
ⅰ)测量数据是精确的,微弱的噪声仅来自于模型离散化和优化程序;
ⅱ)在滑动区间上对s做线性假设相当于对问题的一个粗略的“正则化”;
ⅲ)一元函数优化算法的收敛性是好的。
在下面的讨论中,我们将看到,当噪声存在时候,这些结果都不再保持,正则化参数α必须为非零值。
4.2 无噪声情况下的仿真结果分析
以上讨论的是输入数据未加噪声的情况,这只是理想情况。实际测量到的数据将不可避免地引入噪声。假定在跟踪的某一过程中在输入数据中引入了零均值的白噪声:
其中:f1(t)~N(,0σ12),f2(t)~N(0,σ22)
不同的σ1、σ2值决定了不同强度的噪声,较一般地,我们不考虑加入的这两个噪声之间是否相关。对于温度和热流,取σΘ=.001Θmax;σΦ=.00 1Φmax。同样使用4.1中定义的误差函数ε,研究正则化参数α对估计结果的影响。此时线性预估系数β对估计结果的影响甚微,而且通过调节α可以补偿β的影响。出于对算法稳定性的考虑,令β=0。
在有噪声的情况下,如果α=0,即目标价值函数中不含调节项,估计结果将急剧变坏,这正是该反问题不适定性(亦称作病态性)的表现。下面在不同的滑动区间τ(=R×∆t)上,看α对辨识误差的影响。图6~8分别是三种s(t)变化情况下,ε随α变化关系图。
可以看到,以上图6~8中的误差曲线有着共同的特点:给定τ和σ,随着α的增大,ε迅速减小到最小值εmin,接下来是较为平稳的增长;对于给定的噪声级别σ,εmin随着τ的增大而减小。图9~11为三种情况的相变界面跟踪结果图。
5 结束语
从仿真结果可以看出,尽管Tikhonov正则化方法最早是对线性不适定问题的求解提出的,但对于本文所讨论的非线性问题,仍然是一个行之有效的方法。对于不适定问题,关键在于对测量噪声的有效抑制。在所采用的算法中,正则化参数α对抑制测量噪声起着关键作用。稳定性要求α足够大,近似精度要求α足够小。同时为了保证算法的收敛性和跟踪速度,滑动区间的选取不宜太小或太大。对于三种不同变化的s的跟踪,τ分别等于0.2、0.12、0.03是一个比较合适的选择,而α分别在5,0.5,0.1左右取值,可以达到满意的效果。
摘要：针对固体融化过程中液体与固体之间相变界面的实时跟踪问题,建立了由固定边界上得到的温度和热流到其相变界面轨迹的辨识及跟踪算法。由于在实际过程中无法在液体边测量其温度和热流,因此,该类问题无法通过直接Stefan问题的求解来得到相变界面的实时跟踪。将其归结为一类不适定反Stefan问题的求解,给出了基于Tikhonov正则化方法的滑动区间优化算法。
关键词：反问题,相变界面,正则化方法,实时跟踪
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