文档名：多物理场下超薄吸波磨耗层微波加热性能研究
摘要：微波加热技术在沥青路面除冰中的应用得到了广泛的关注,然而目前多对沥青路面整体进行微波加热增强,从而导致路表加热效率提升缓慢.为了进一步提高沥青路面路表的微波加热性能,采用碳化硅(SiC)微波增强集料制备了一种超薄吸波磨耗层,通过微波加热以及除冰试验分析了超薄吸波磨耗层的微波加热性能以及加热耐久性,确定了超薄吸波磨耗层的最佳厚度.并采用COMSOLMultiphysics有限元软件建立了多物理场沥青混凝土微波加热模型,分析了超薄吸波磨耗层的设置对微波加热过程中电磁场的强度与分布以及温度场的影响.研究结果表明:在2.45GHz频率的微波加热下,超薄吸波磨耗层具有良好的微波加热性能,10mm厚的超薄吸波磨耗层的微波加热效率相比于普通沥青混合料以及整体微波增强的沥青混合料提高了4.47倍和1.40倍.SiC稳定的微波吸收性能保证了超薄吸波磨耗层具有良好的微波除冰耐久性,在经过反复的微波加热除冰后超薄吸波磨耗层的除冰时间仍然可以保持在45s左右.数值仿真模拟结果表明超薄吸波磨耗层较强的微波吸收能力可以局部增强试件表层的电磁场强度,从而使更高的温度分布在试件表层.超薄吸波磨耗层内部的电场强度和磁场强度分别比普通沥青混合料试件提高了50.9%和15.7%.综上可知,超薄吸波磨耗层的设置可以提高沥青路面表面的微波加热性能.
Abstract：Theapplicationofmicrowaveheatingtechnologyinasphaltconcretepavementdeicinghasattractedmuchattention.However,thecurrentapproachofteninvolvesenhancingtheentireasphaltpavementwithmicrowaveheating,leadingtopoorheatingefficiencyoftheroadsurface.Anultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerwaspreparedusingsiliconcarbide(SiC)microwaveenhancedaggregatetoimprovethemicrowaveheatingefficiencyofroadsurface.Themicrowaveheatingefficiencyandheatingdurabilityofultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerwereinvestigatedbymicrowaveheatinganddeicingtests,andtheoptimumthicknessofultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerwasdetermined.Themuti-physicsmicrowaveheatingmodelestablishedbyCOMSOLMultiphysicswasusedtoanalyzetheinfluenceofultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerontheintensityanddistributionofelectromagneticfieldandtemperaturefieldduringmicrowaveheating.Theresultsshowthattheultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerexhibitsexcellentmicrowaveheatingperformanceatafrequencyof2.45GHz.The10mmultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerhasbettermicrowaveheatingperformance,anditstemperatureratewas4.47timesand1.40timeshigherthanthatoftheordinaryasphaltmixtureandoverallmicrowave-enhancedasphaltmixture.ThestablemicrowaveabsorptionpropertyofSiCensuredthatultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayerhadbettermicrowavedeicingdurability,andthedeicingtimeofultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayercouldstillbemaintainedforabout45safterrepeatedmicrowaveheating.Thenumericalsimulationresultsshowthatthestrongmicrowaveabsorptioncapacityoftheultra-thinabsorbingwearlayercouldpartlyenhancetheelectromagneticfieldstrengthofthesurfacelayerofthespecimen,leadinghighertemperatureonthesurfaceofthespecimen.Theelectricfieldintensityandmagneticfieldintensityinsidetheultra-thinwave-absorbingwearlayerincreasedby50.9%and15.7%,respectively,comparedwithordinaryasphaltmixture.Insummary,itcanbeseenthattheultra-thinwave-absorbingwearlayercanimprovethemicrowaveheatingperformanceofasphaltpavementsurface.
作者：彭东黎 张细和 丁俊剑 刘小明 刘旭[5]Author：PENGDongli ZHANGXihe DINGJunjian LIUXiaoming LIUXu[5]
作者单位：湖南交通职业技术学院路桥工程学院,湖南长沙410132中国电建集团贵阳勘测设计院有限公司,贵州贵阳550081湖南省通和工程有限公司,湖南长沙410121中南大学土木工程学院,湖南长沙410075湖南省醴潭高速公路建设开发有限公司,湖南株洲412000
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(2)
分类号：TU418
关键词：沥青混凝土 微波加热 超薄吸波磨耗层 温升速率 多物理场
Keywords：asphaltconcrete microwaveheating ultra-thinmicrowaveabsorbingwearlayer heatingrate multi-physicsfield
机标分类号：U416.217TU528.42TP301.6
在线出版日期：2024年3月19日
基金项目：国家自然科学基金，湖南省自然科学基金资助项目，湖南省交通科技项目多物理场下超薄吸波磨耗层微波加热性能研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(2)彭东黎 张细和 丁俊剑 刘小明 刘旭微波加热技术在沥青路面除冰中的应用得到了广泛的关注,然而目前多对沥青路面整体进行微波加热增强,从而导致路表加热效率提升缓慢.为了进一步提高沥青路面路表的微波加热性能,采用碳化硅(SiC)微波增强集料制备了一种超...参考文献和引证文献
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