混凝土边界传热过程的确定是混凝土温度场分析的关键 ，是研究混凝土结构温控防裂问题的重要方面之一。以标准遗
传算法为基础，对该算法的缺陷提出相应的改进方法 ，并编制程序 。在工程条件下 ，进行非绝热状态下的温度试验 ，获得实测温度
数据。然后 ，利用改进遗传算法 ，对实测数据进行温度场 的反演计算 ，并将计算值与实测值进行 比较 ，分析反演结果的合理性 ，从
而获得与工程条件相符的不同物盖条件下的混凝土边界热交换系数 ，以供类似工程参考。
关键词 ： 热交换系数 ；混凝土；温度试验 ；遗传算法
中图分类号 ： TU528．01 文献标志码 ： A 文章编号： 1002—3550(2013)01—0039—05
Num erical inversion of the heat transfer process in boundary of concrete structure
WANG Lun-y~ ，GUOLei，CHEN Shou-kai
(NorthChinaUniversityofWaterResources andElectricPower，Zhengzhou450045，China)
Abstract ： As the important aspect of concrete structure’S temperature control for an ti—cracking，determination of the heat transfer process in boundary ofconcrete structure is essential for calculation an d analysis．Based on standard genetic algorithm ，improving method for
defects of this algorithm was proposed an d a FORTRAN program was coded．W im data collected from concrete non—adiabatic temperature
test of actual project，temperature filed was inversed．The accuracy and rationality of the method and program were verified by comparing
numerical results wim the test results．As results of inversion heat tran sfer coefficients of different slipcover on concrete’S surface．which
more consistent with the actual situation．were 0bmined．
Key w ords： heat tran sfer coeffi cients；concrete；temperature test；genetic algorithm
0 引 言
混凝土温度场的确定受诸多因素影 响 ，其 中之一就是
边界传热过程的给定 。混凝土与流体接触 的边界传热过程
可定性 的分 为三类 ，一是给定 混凝土边界 的温度 ，且 为时
间 的函数 ，可表示为 ( )，二是给定混凝 土边界 的热 流
密度 ，可表示为 q=一kOT／O~=A(r)；三是实 际热交换过程 中 ，
混凝土边界 的热流量 与边界温度相关 ，即与接触面温度差
值成 正 比 ，即 口=一kOT／c3n=h(T~一 )[1]。在这 三类 边界 条件
中，第三类边界条件 的确定最 为困难 ，由第三类边界条件
的定义可以看出，当混凝土表面热交换系数 一+∞时，混凝
土表面边界 为第 一类边界 ；而 当 一0时 ，OT／On=O，此时 ，
混凝土表面为绝热边界 。由此可知 ，混凝土边界传热过程 的
确定关键在于如何获得混凝土的边界热交换 系数[2]。
目前 ，确定边界热 交换 系数的方法很多 ，主要有 数值
反演方法 ，室内试验方法和数值分析方法 。其中室 内试验 的
方法是指在可控条件下对物体表 面的传热进行控制 ，然后
根据大量的实测数据 ，建立能够表征物体传热过程 的函数
关系式 ，如建立无量纲参数 的函数关系式嘲；理论数值分析
收稿 日期 ：2012-07～11
基金项目：国家 自然科学基金(51109081)
即根据物体表面的几何形状和位置求解边界层方程 ，从 而
获得边界层 的温度分布 ，进而求解边界 的(平均 )热交换 系
数 。很显然 ，由于影响表 面热交换系数 的因素众多[3]，室
内试验方法获得的往往是单一条件下 的表面热交换系数 ，
与工程实 际相差较大 ，而数值分析方法则很难求得复杂情
况下的解 ，工程应用 意义不大。目前 ，获得混凝土结构边界
热交换系数最为有效地方法是采用现场试验和数值反演
相结合 的方式 ，获得与相应工程条件相符的表面热交换 系
数 。本研究数值反演算法采用遗传算法 ，根据标准遗传算
法的缺 陷进行相应的改进 ，并在工程现场进行非绝热条件
下的混凝土温度试验 ，然后根据实测数据 ，采用改进 的遗
传算法进行反演分析 ，获得与工程条件相符 的混凝土边界
热交换系数。
1 改进遗传算 法
遗传算法 为我们解决最优化 问题提供 了一 个有效 的
途径和通用框架 ，开创 了一种新 的全局优化搜索算法同。该
算法从可行解集组成的初始种群 出发 ，同时使用多个可行
解进行选择、交叉和变异等随机操作，使得遗传算法在隐

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