Xác định hệ số truyền nhiệt đối lưu cho bề mặt ngoài của dầm cầu bê tông dạng hộp bằng mô phỏng động lực học dòng chảy kết hợp truyền nhiệt
Email:
nguyenhuycuong@utc.edu.vn
Từ khóa:
hệ số truyền nhiệt đối lưu, CFD, dầm cầu bê tông dạng hộp, truyền nhiệt kết hợp, Comsol.
Tóm tắt
Hệ số truyền nhiệt đối lưu (convective heat transfer coefficient – CHTC) đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán tác động của nhiệt lên kết cấu, đặc biệt là cho kết cấu cầu bê tông. Tuy nhiên, cho đến nay, các hệ số này thường là hệ số kinh nghiệm, không tính đến cấu hình mặt cắt và hướng của các bề mặt dầm so với hướng gió. Bài báo này trình bày kết quả của một nghiên cứu sử dụng phân tích động lực học chất lỏng (computational fluid dynamic – CFD) kết hợp với mô phỏng truyền nhiệt trong phần mềm Comsol Multiphysics để xác định giá trị CHTC cho bề mặt ngoài của dầm cầu bê tông có mặt cắt dạng hộp bắc qua sông. Nghiên cứu không chỉ xem xét tốc độ gió và nhiệt độ bề mặt mà còn tính đến các thông số hình học của mặt cắt dầm. Các mô hình dự đoán CHTC được xây dựng dựa trên kết quả mô phỏng bằng phương pháp hồi quy toán học. Bằng cách sử dụng CHTC được tính toán dựa trên các công thức dự đoán này, phân bố nhiệt độ trong dầm hộp cầu bê tông được tính toán và so sánh với dữ liệu đo được, cho thấy mức độ tương thích cao.Tài liệu tham khảo
[1]. Ibrahim, Ahmed M. Three-dimensional thermal analysis of curved concrete box girder bridges. Concordia University Library, 1995.
[2]. T.Defraeye, B.Blocken, J. Carmeliet, CFD analysis of convective heat transfer at the surfaces of a cube immersed in a turbulent boundary layer, International Journal of Heat and Mass Transfer, 53 (2010) 297-308. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.09.029
[3]. G.Maragkos; T. Beji, Review of Convective Heat Transfer Modelling in CFD Simulations of Fire-Driven Flows. Appl. Sci., 11 (2021) 5240. https://doi.org/10.3390/app11115240
[4]. John H Lienhard, A Heat Transfer Textbook: 5th Edition, Courier Dover Publications, 2019.
[5]. B.Blocken, T.Defraeye, D.Derome, J. Carmeliet, High-resolution CFD simulations for forced convective heat transfer coefficients at the facade of a low-rise building, Building and Environment, 44 (2009) 2396-2412. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.04.004
[6]. H.Montazeri, CFD analysis of forced convective heat transfer coefficients at windward building facades: Influence of building geometry, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 146 (2015) 102-116. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2015.07.007
[7]. TCVN 2737:2023, Loads and Actions (in Vietnamese).
[8]. Ngo Dang Quang, Nguyen Huy Cuong, Mai Dinh Loc, Dinh Huu Tai, Le Minh Canh, Monitoring the temperature variations and simulation of their effects on stress distribution in concrete box-girder bridges at the service stage, Transport and Communications Science Journal, 73 (2022) 253-267. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.3.4
[9]. J.W. Park, Feasibility Study of Micro-Wind Turbines for Powering Wireless Sensors on a Cable-Stayed Bridge. Energies, 5 (2012) 3450-3464. https://doi.org/10.3390/en5093450
[10]. P.Promvonge, P. Promthaisong, S. Skullong, Numerical heat transfer in a solar air heater duct with punched delta-winglet vortex generators, Case Studies in Thermal Engineering, 26 (2021) 101088. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101088
[11]. Comsol, The CFD Module User’s Guide (comsol.com), 2024.
[12]. P.J. Richards , R.P. Hoxey, Appropriate boundary conditions for computational wind engineering models using the k-ε turbulence model, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 46 & 47 (1993) 145-153.
[13]. https://www.jmp.com/en_us/software/predictive-analytics-software.html
[14]. NASA Prediction Of Worldwide Energy Resources (POWER) | Data Access Viewer (DAV), POWER | DAV
[15]. Federal Highway Administration. Pavement Thermal Performance And Contribution To Urban And Global Climate - References - Sustainable Pavement Program - Sustainability - Pavements.
[2]. T.Defraeye, B.Blocken, J. Carmeliet, CFD analysis of convective heat transfer at the surfaces of a cube immersed in a turbulent boundary layer, International Journal of Heat and Mass Transfer, 53 (2010) 297-308. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.09.029
[3]. G.Maragkos; T. Beji, Review of Convective Heat Transfer Modelling in CFD Simulations of Fire-Driven Flows. Appl. Sci., 11 (2021) 5240. https://doi.org/10.3390/app11115240
[4]. John H Lienhard, A Heat Transfer Textbook: 5th Edition, Courier Dover Publications, 2019.
[5]. B.Blocken, T.Defraeye, D.Derome, J. Carmeliet, High-resolution CFD simulations for forced convective heat transfer coefficients at the facade of a low-rise building, Building and Environment, 44 (2009) 2396-2412. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.04.004
[6]. H.Montazeri, CFD analysis of forced convective heat transfer coefficients at windward building facades: Influence of building geometry, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 146 (2015) 102-116. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2015.07.007
[7]. TCVN 2737:2023, Loads and Actions (in Vietnamese).
[8]. Ngo Dang Quang, Nguyen Huy Cuong, Mai Dinh Loc, Dinh Huu Tai, Le Minh Canh, Monitoring the temperature variations and simulation of their effects on stress distribution in concrete box-girder bridges at the service stage, Transport and Communications Science Journal, 73 (2022) 253-267. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.3.4
[9]. J.W. Park, Feasibility Study of Micro-Wind Turbines for Powering Wireless Sensors on a Cable-Stayed Bridge. Energies, 5 (2012) 3450-3464. https://doi.org/10.3390/en5093450
[10]. P.Promvonge, P. Promthaisong, S. Skullong, Numerical heat transfer in a solar air heater duct with punched delta-winglet vortex generators, Case Studies in Thermal Engineering, 26 (2021) 101088. https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101088
[11]. Comsol, The CFD Module User’s Guide (comsol.com), 2024.
[12]. P.J. Richards , R.P. Hoxey, Appropriate boundary conditions for computational wind engineering models using the k-ε turbulence model, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 46 & 47 (1993) 145-153.
[13]. https://www.jmp.com/en_us/software/predictive-analytics-software.html
[14]. NASA Prediction Of Worldwide Energy Resources (POWER) | Data Access Viewer (DAV), POWER | DAV
[15]. Federal Highway Administration. Pavement Thermal Performance And Contribution To Urban And Global Climate - References - Sustainable Pavement Program - Sustainability - Pavements.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
07/02/2025
Nhận bài sửa
04/04/2025
Chấp nhận đăng
12/04/2025
Xuất bản
15/04/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Ngô Đăng, Q., & Nguyễn Huy, C. (1744650000). Xác định hệ số truyền nhiệt đối lưu cho bề mặt ngoài của dầm cầu bê tông dạng hộp bằng mô phỏng động lực học dòng chảy kết hợp truyền nhiệt. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(3), 333-347. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.3.11
Số lần xem tóm tắt
11
Số lần xem bài báo
10
