Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wave-based analytical solution for heat propagation in pavement structures

Graczyk Mirosław, Rafa Józef, Zofka Adam, Rafalski Leszek

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 1

479--502

EN

Pavements are layered systems from both the geometrical and physical points of view. Flexible pavements most often include a sequence of asphalt layers, typically composed of the wearing course, binder course and base course. So far, there is no definite analytical solution of such a layered system in relation to the temperature distribution that would consider different thermal properties of the respective layers and follow the physical laws of the thermal wave nature of heat propagation. This being so, we are unable to assess the effect of the thermal properties of the respective pavement courses on the overall temperature distribution in the asphalt portion. In multi-layer pavement systems also important are the phenomena taking place at the interfaces between the pavement courses which have a bearing on the service life of pavement. This article presents a new analytical solution to the problem of heat conduction and refraction in a multi-layer pavement. The solution was used to investigate and determine the effect of wave mode of heat propagation on the vertical temperature distribution, this considering that the pavement system is a sequence of layers comprising the soil subgrade, the base course and the wearing course. Moreover, the classical heat conduction equation is compared with the wave mode equation for a multi-layer pavement system and the temperature distribution in a layered system is compared with the temperature distribution in its homogenized equivalent. The solution of the heat conduction problem in a layered system showed a considerable effect of the thermal compatibility coefficients introduced by the authors and of the thermal refraction of the respective layers on the temperature distribution throughout the multi-layer pavement system. The output of this research includes prediction of the vertical temperature distribution in the pavement and definition of guidelines for reducing the effect of changing climatic conditions on the operation of layered flexible road and airfield pavements. In addition, the research results expand the toolkit for assessing the thermal effect on the actual pavements.

PL

Nawierzchnie w układzie geometrycznym i fizycznym są konstrukcjami warstwowymi. Najczęściej w nawierzchniach podatnych występuje pakiet asfaltowy w układadzie warstwa ścieralna, warstwa wiążąca i podbudowa. Dotychczas nie ma ścisłego rozwiązania analitycznego takiego układu warstwowego w odniesieniu do rozkładu temperatury z uwzględnieniem charakterystyk cieplnych każdej z warstw oraz z zachowaniem praw fizycznych falowego przepływu ciepła. W konsekwencji, nie ma możliwości oceny wpływu cech termicznych poszczególnych warstw na rozkład temperatury w całym pakiecie asfaltowym. W nawierzchni wielowarstwowej istotną rolę odgrywają także zjawiska zachodzące na granicach kolejnych warstw, które mają wpływ na trwałość całej konstrukcji jezdni. W pracy przedstawiono nowe rozwiązanie analityczne zagadnienia przepływu irefrakcji ciepła w nawierzchni warstwowej. Na podstawie uzyskanego rozwiązania zbadano i określono wpływ falowego charakteru propagacji ciepła na rozkład temperatur uwzględniając jednocześnie warstwowość konstrukcji nawierzchni: podłoże gruntowe - podbudowa - warstwa jezdna. Dokonano także porównania rozwiązania klasycznego przepływu ciepła z rozwiązaniem falowym w układzie warstwowym nawierzchni oraz porównania rozkładu temperatury w nawierzchni w układzie warstwowym z układem zhomogenizowanym. Rozwiązanie problemu przewodnictwa ciepła w układzie warstwowym wykazało znaczący wpływ wprowadzonych przez autorów współczynników dopasowania termicznego oraz refrakcji termicznej warstw na rozkład temperatur w konstrukcji nawierzchni warstwowej. Wynikiem pracy jest wyznaczenie rozkładu temperatury w nawierzchni oraz wskazanie kierunków działań zmniejszających wpływ zmiennych warunków klimatycznych na eksploatację wielowarstwowych podatnych nawierzchni drogowych i lotniskowych. Uzyskane rezultaty są także nowym elementem wzbogacającym możliwości oceny oddziaływania termicznego na rzeczywistą konstrukcję nawierzchni.

2

Some effects of phase transitions on heat propagation

Saxton K., Saxton R.

Archives of Mechanics

|

2002

|

Vol. 54, nr 5-6

635-646

EN

We consider phase transitions in solids due to heat propagating through crystalline materials at low temperatures. These are considered in a steady state context where, at the transition temperature, the specific heat becomes singular and the heat conductivity has a maximum. Several consequences are found for the heat capacity having finite or infinite jump discontinuities.

3

Nonlinearity and memory effects in low temperature heat propagation

Saxton K., Saxton R.

Archives of Mechanics

|

2000

|

Vol. 52, nr 1

127-142

EN

In order to account for low temperature heat propagation phenomena in crystals of sodium fluoride and bismuth, we employ a thermodynamic model for rigid materials involving a vector-field internal state variable. The model is either wavelike or diffusive, depending on the temperature regime considered.