基于拉普拉斯变换的路面一维时变温度场预测*
2017-05-30张丽娟黄建武许薛军
华南理工大学学报(自然科学版) 2017年11期
关键词:结构
张丽娟 黄建武 许薛军
(1.华南理工大学 土木与交通学院, 广东 广州 510640; 2.广东省公路管理局, 广东 广州 510075)
路面温度场是路面结构分析设计中非常重要的影响因素,关于路面温度场的理论求解方法有很多种,主要包括分离变量法、积分变换法和拉普拉斯变换法等.
Barber[1]首先采用半无限表面介质温度周期变化时热传导方程的解来确定路面最高温度.严作人[2]采用较简单的三角函数(或级数)来表示气温、太阳辐射等气候条件,推导出一维层状路面体系周期性温度场的解析解.吴赣昌[3]得出了二维层状体系温度场分布的解析解.韩子东[4]建立了一维路面结构温度场数学模型,采用分离变量法求解温度场的解析解.Chong等[5]通过拉普拉斯变换及数值反演的方法求解了一维双层路面结构体系温度场的解析解.Dong等[6- 7]采用拉普拉斯变换法及数值反演方法先后建立了柱坐标下沥青路面周期性温度场的解析解及n层刚性路面体系一维温度场的解析解.吴建良等[8]得到了路面非周期一维温度场的傅里叶级数解.秦勃[9]利用积分变换法求解热传导微分方程,得到了路面结构时变温度场的解析解.
分离变量法和积分变换法广泛应用于求解路面温度场的解析解,其计算模型的理论推导较为完整,但理论分析过程比较复杂,且需对计算公式进行多次简化,使得计算精度稍差.拉普拉斯变换法由傅里叶变换法发展而来,可以将关于时间变量的偏导数从微分方程中去除,大大简化了求解过程;……
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