复合材料等效模型的适用性分析

复合材料等效模型的适用性分析（精选11篇）

篇1：复合材料等效模型的适用性分析

GCL与CCL复合衬垫的等效性分析

土工合成材料粘土衬垫(GCL)与土工膜(GM)形成的.复合衬垫在垃圾填埋场中的应用日益广泛.我国规范中允许在特殊情况下用GCL代替压实粘土(CCL)做垃圾填埋场的衬垫,但是对于“特殊情况”没有明确说明.本文采用数值方法对复合衬垫中无机污染物的对流和扩散进行了计算,从衬垫底部污染物通量和累积量两个角度对GCL复合衬垫和CCL复合衬垫阻滞污染物运移的效果进行了比较,分析两种复合衬垫的等效性,并研究了GCL复合衬垫的适用范围.结果表明,当渗滤液水头较高时,GCL复合衬垫体现出其优势.

作 者：何俊 夏彩虹 胡景山 He Jun Xia Cai-hong Hu Jing-shan  作者单位：何俊,He Jun(湖北工业大学土木工程与建筑学院,武汉,430068)

夏彩虹,Xia Cai-hong(中交第二航务工程勘察设计院,武汉,430071)

胡景山,Hu Jing-shan(吉林省勘察地球物理研究所,长春,130012)

刊 名：水文地质工程地质  ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY 年，卷(期)：2007 34(3) 分类号：P642.11 U214.1 关键词：土工合成材料粘土衬垫   复合衬垫   等效性  

★ 情境领导模型分析

★ 浅谈低噪声路面类型及其适用性

★ 机载稳瞄控制系统模型及仿真分析

★ 产业内贸易理论及其指标对我国的适用性分析

★ R-GDP模型--网络经济风险性分析的新型工具

★ 复合二项分布的论文

★ 饥饿营销的4个适用性原则

★ 模型比赛策划书

★ 教学模型计划书

★ 教学设计模型

篇2：复合材料等效模型的适用性分析

估值方法

人们通常将每股收益作为公司价值分析指标，许多投资者和公司的管理人员都认为，只要公司的财务报表利润提高，股价就会上涨。尽管每股收益确实有用，但由于财务报告收益的变动并不能代表公司根本的经济变化，每股收益过于简单，不能反映其他影响公司价值的重要因素，必须要有其他的价值评估方法。

(一)贴现模型

1、贴现现金流量法

现金流量贴现以一种全面而又简明的方式，囊括了影响公司价值的因素。现金流量贴现法是运用收入的资本化定价方法来决定股票的内在价值，即任何资产的价值是其预期会产生的现金流量的折现值总和。如下式：

股份权益价值＝ 每股股票的价值=股份权益价值/普通股数

其中CFTEt为第t期的股份权益现金流量，ke为股份权益成本。

2、股利贴现模型

贴现现金流量法认为股票的真实价值等于其未来全部现金流量的现值总和。对于股票来说，这种预期的现金流就是在未来预期可以得到的股利。根据对股利及其增长率的估测，用股利贴现模型来确定股票的价格，解决了现金流量贴现法可操作性较弱的问题。为了简化分析，本文仅以稳定成长的公司为例说明股利贴现模型。稳定成长公司的股价应为：

其中，P为股价，DPS1为预期明年的每股股利，ke为股份权益成本，gt为持续的股利成长率。

（二）经济增加值EVA

对基于传统会计信息的估值方法的失望，激发了一系列替代会计估值的方法出现，而经济增加值EVA是其中较为引人注目的，EVA准确地度量了企业的经营效益。EVA由Joe M.Stern等人创立，Stern Stewart公司将EVA注册为商标。《财富》杂志每年刊登Stern Stewart公司计算的全美1000家上市公司EVA，使得EVA的概念深入人心。

EVA是基于企业需要获取足够利润以弥补包括债务和股权投入资金的全部成本的想法而产生的。会计方法反映了债务成本，却忽略了股权资本的成本。在会计报表上，投资者的股权资本投入对公司来说是无成本的。EVA则认为股东必须赚取至少等于资本市场上类似投资的收益率，资本获得的收益至少要能补偿投资者承担的风险。EVA就是企业税后净经营利润扣除资本成本（债务成本和股本成本）后的余额。在EVA准则下，投资收益率高低并非企业经营状况好坏和价值创造能力的评估标准，关键在于是否超过资本成本。

EVA实际上是经济学上的剩余收入或者经济利润概念。从理论上讲，股权资本的真实成本等于股东的机会成本。EVA给出了剩余收入可计算的模型方法。EVA的计算方法如下：

销售额-经营费用-税

= 营业利

-财务费用

=EVA

其中，财务费用= 资本×加权平均资本成本率，加权平均资本成本率WACC =债务资本成本率×（债务资本/总市值）×（1－税率）＋股本资本成本率×（股本资本/总市值）。股本成本或者说是股票投资预期报酬，是依据资本资产定价理论(CAPM)来确定的。股本的预期报酬可以下式表达：

其中E(R)为股本的预期报酬，Rf为无风险利率，β为资产的贝他系数，E(Rm)为市场组合收益率。

估值模型的实际运用分析

（一）估值模型结果与现实的差距

1、股利贴现模型

根据股利贴现模型计算股票价值。根据1997年到2000年分配现金股利的上市公司的平均每股股利与过去几年的平均增长率，以银行一年期存款利率作为贴现率计算得到的平均股价是2.9元。由于1997年到2000年的平均股利增长率为负，对计算结果的影响较大。如果采取零增长模型，得到的理论价格是7.7元，仍然低于市场这几年来的实际股价水平。如果将没有分配现金股利的上市公司加入进来，也就是用全体上市公司的平均数据进行计算，理论上的平均股价还会更低。这一差距的产生既有西方的股价定价理论运用于中国产生的偏差，也有实际股价中含有泡沫成份两方面的因素。

2、经济增加值EVA

去年8月的《财经》杂志发表了一份由Stern Stewart公司的中国公司推出的中国上市公司EVA的排行榜。EVA的排名显然与股价排名、市值排名、股票收益率的排名相比有较大差异，即公司价值的排名与市场价值排名仍有差距。在该排行榜中银广夏列第14位。《财经》表示：“用任何方法对中国上市公司进行排名都很危险，因为排名的价值全在于信誉及可靠性……。本次排名与任何排名一样，完全以公开的财务报表信息及股价信息为基础。正因如此，我们必须承认，它不能突破某些上市公司精心设计的恶意骗局。”

事实上，西方经典的估值模型的不适应性不仅在中国存在，在亚洲新兴的证券市场中也普遍存在。2001年5月26日的《经济学家》（the Economist）杂志刊登了题为“Throw out the rule-book”的文章。文中指出，近些年来东亚股票市场上，许多西方的基金经理业绩不佳，未能战胜市场。这些不幸的基金经理通常会指责亚洲股市的种种不健全，如裙带资本主义、法治缺乏、低效等等。然而，可能他们的失败是由于他们以为在分析西方股市时表现良好的一些投资分析方法，如现金流量贴现法等等，在亚洲股市表现也会继续适用。实际上，在亚洲股市运用现金流量贴现等估值方法等同于浪费时间，因为对公司未来现金流量的估计是一个不着边际的猜测，对折现率的确定也同样如此。

（二）估值理论不适应性产生的原因

1、会计数据反映信息的偏差

虽然现金流量贴现模型估价需要的不是会计盈余而是从公司经营中实际产生的现金流量。但是，在运用现金流量贴现模型时多数采用在会计盈余的基础上加上非现金流出的费用来获得“现金流量”的数据。报表数据本身是有局限的，其具体表现为：由于会计行业的保守倾向，会计准则与经济现实之间存在差距。不同公司会计处理方法、会计估计的不同，会使同类报表数据缺乏可比性，从而影响模型估价的效果。即使是两个企业实际经营情况完全相同，由于会计处理方法、会计估计的差异两个企业财务报表中的有关数据会有所不同，会计报表中的有些数据是通过估计得来的，受会计人员主观因素的影响较大。使得在会计数据基础上的估值发生歪曲。

EVA同样是一种基于会计系统的公司业绩评估体系。计算EVA时，要在损益表和资产负债表等传统会计体系基础之上，对会计中的某些项目加以调整。Stern Stewart公司列出了160多项可能需要调整的会计项目，包括存货成本、货币贬值、坏帐准备金、重组费用以及商誉摊销等。一般来说一个企业同时涉及的调整科目不超过15项。但是，在计算EVA时需对若干会计科目进行调整，而对科目的选择、调整的幅度因公司、行业而异，也不可避免地会带有评价者的主观判断。

2、估值模型所需的环境及条件不足

（1）估值模型均未考虑非流通股的存在

EVA与现金流量贴现模型计算出来的都是公司总体的价值，要将公司价值转换为每股的价值。这在全流通的市场中没有问题，公司价值除以发行在外的股数就可以得到每股价值。股利贴现模型以每股股利的折现值来估价，就是将全部股票一视同仁的。对中国股权分割的市场来说，因为非流通股的存在，这个简单的数学计算却碰到了难以逾越的鸿沟。非流通股与流通股的划分，使得同一公司不同种类的股票具有截然不同的交易价格。中国上市公司的流通股不到总股本的1/3，而每股收益、每股股利等指标均是根据总股本计算的，用于估值就会有偏差。EVA无论是流通股、法人股还是国家股，都是比照流通股来计算的。

（2）估值模型有效需要一个实际股价反映公司的传递过程

估值模型的畅通运作是有条件的：一是信息充分、及时、真实地得到公开；二是信息能被投资者获得，并且投资者可以对信息做出合理的判断；三是投资者根据判断能够根据其判断,做出准确、及时的行动。也就是说估值模型要求一个有效的市场。显然我国的这些条件尚有欠缺，尤其是上市公司会计信息的质量问题让人担忧，由于数据的错误而造成的分析偏差，会动摇估值模型存在的基础。EVA对于信息披露的真实性和广泛性要求更高，不具备真实信息基础的EVA会出现较大的失真。

即使不考虑上市公司业绩的真实性问题，上市公司的盈余管理行为也会影响上市公司报表反映出的业绩。上市公司在关联方之间均存在着密切的购销、资产重组、融资往来以及担保、租赁等事项。截止到2001年4月21日，公布年报的1018家上市公司中，发生各类关联交易行为的有949家，占样本总数的93.2%。有29家公司通过关联交易实现为数不菲的一次性转让收益，公司的净利润指标由此得到大大改观。

3、模型中的变量缺乏且难以预测

现金流量贴现方法最早是用于债券估值的，债券未来收益现金流已知，因此该方法能够较精确地为债券定价。后来现金流量贴现用于公司估值，这一应用的前提假设是项目或企业经营持续稳定，未来现金流可预期。而股利贴现模型中则需要有上市公司的股利分配率，并对股利分配的成长率做出估量。我国缺乏模型所需的变量，既使有，也难以估计。我国上市公司派现不是普遍现象，并且派现的公司分配的现金数额也有限。1997年、1998年、1999年不分配的公司数分别占上市公司总额的54.84%，58.44%和59.8%。在分配股利的上市公司中，又以送股与公积金转增股本的股票股利为主。1997和1998两年，派现的上市公司数不足10%。2000年年末，证监会要求上市公司欲再筹资的必要条件之一是现金分红。2000年分配现金股利的公司数量迅速上升。但是，派现数额却极为有限。

一方面我国派现的公司并非主流，另一方面，上市公司派现的比例与数量不具有稳定性，连续派现的公司为数极为有限并且连续派现公司的派现数额也不均衡。派现的上市公司的股利政策也缺乏连续性和稳定性，1998、1999和2000年派现的上市公司平均每股股利的增长率分别为-6%、12%和15%。这就难以对股利增长率做出预测。

EVA方法计算企业的资本成本时，采用CAPM模型，而我国上市公司β系数的稳定性问题显然值得考虑，有些上市公司的β系数出现周期性及突变性的特征，如果β系数不具有稳定性，则由此估计出来的资本成本率的有效性就值得怀疑。

由于前述原因，模型的参数估计困难。如果不可信的数据进入模型，只能得不可靠的结果。

估价模型在我国的实证分析及改进

如果估值模型能较好地估计公司价值，公司价值又决定了公司在市场上的价值的话，我们期待各绩效指标对股票的收益率的影响有统计上的显著性。由于大量不分配现金红利的公司存在，使得股利贴切现模型的运用困难。笔者选取了EVA、投资者在评价上市公司时使用频率较高的每股收益和净资产收益率，进行如下的回归分析：

模型1：R=a+b×EPS+ε

模型2：R=a+b×ROE+ε

模型3：R=a+b×EVA+ε

其中，R表示股票收益率，EPS为每股收益，ROE为净资产收益率，EVA为经济增加值。由于2001年年报尚未公布，采用2000年年报数据。相应地，股票收益率为2000年收益率，考虑了除权因素。共有1049个样本点。回归结果是（见表）：

可以看出方程拟合度R2很小，t检验值也很小。每股收益、净资产收益率和EVA与股票的收益率没有显著相关，这三个因素都不能解释股票收益率的变动。也就是说股票收益率与这三个因素的相关性极为微弱。

事实上，由于我国投资者难以从上市公司分红中获取回报，投资者的投资收益主要来自股票升值，是靠获取二级市场的差价。因此，股价的变化更多地靠市场的波动来说明。估值模型对我国上市公司内在价值的估测困难，缺乏通过绝对价值来评判股价的方法。在市场分析中也常可以看到“比价效应”之类的用语。由于股票定价是参照其他公司进行的，就使股价之间存在着相互影响的关系，进而形成股价分布对股票的价格的约束与牵引。因此，在估价时应将股价分布的因素考虑进去。

一只股票的定位是根据它与可比公司股价的比较得到的，可比的因素包括，行业、股本大小、公司盈利水平、题材、市场环境等因素，甚至于大股东等能引起公司之间相互联系的东西。主要的，并且能够量化的可比因素有：（1）可比公司的市盈率。我国上市公司的股价虽然不能完全由业绩来解释，但上市公司的业绩对股价的影响仍然是存在的。这两者之间的关系就表现为市盈率。对股价而言，可比公司的市盈率较之市场的平均市盈率更为重要，在选择可比公司市盈率的时候通常选择行业市盈率。投资者以前青睐的以电子通信、软件、环保、生物技术为代表的高科技上市公司获得较高的定位，具有较高的市盈率，原因在于这些行业属于朝阳行业，投资者认为他们具有良好的成长性。而冶金、机械等行业则只能保持较低的市盈率水平。中间地带则包括了大多数的行业。行业市盈率的高低排序也会相应地在股价的高低上表现出来。（2）流通盘。股价所处的区间与行业有关，但并不完全由行业来决定。除了行业的可比性外，流通盘的可比性也是考虑的因素。因此，在根据行业市盈率基本确定了一个股价区间后，股价结构还要根据流通盘的大小进行调整，在其它因素相同的情况下，不同的流通股规模形成不同的股价，小盘股可以获得较高的定价。国外证券市场的小公司效应是被统计数据证实了的。在国内小盘股效应极为明显，小盘股中往往孕育黑马。曾几何时，20元以下曾经一度难觅流通股少于2500万，总股本不超过6000万的袖珍股身影。而国企大盘股几乎成为低价股的代名词。去年下半年以来，随着大盘的下跌，整个股价结构发生下移，大部份股票跌到10元以下，小盘股的定价自然也就下移。

在估值模型中要将公司价值与市场价值结合，需要考虑整个股价结构对股票的影响。我国的股价具有显著的齐涨共跌性，当然股价的齐涨共跌性在任何市场里都是存在的，因为股票都面临着同样的系统性风险。但是，股价的同步性在不同的市场中是不同的。我国证券市场股价变动的同步性明显强于发达证券市场。在平常没有突发政策影响的情况下，我国股市股价的齐涨共跌性更多地来自股价结构对股价的影响。人们通过观察其他类似公司的股价变化来估计股票的定价，并对一只股票应处于高价、低价还是中价股有一定的判断。在类似公司的股价变化时，就会影响一批股票股价的变化，这就是在证券市场中常看到板块联动效应，一批相关性比较强的公司价格的集体同向变化，板块中一些个股的股价上涨或下跌引起市场注意，并出现其他股票的补涨或补跌，从而推动有关板块的上涨或下跌。这一板块的股价变化扩散到整个股价结构，从而引起整个市场的股票价格出现明显的同步变化特征。

本文以相对价位来表示股票股价在整个股价结构中的位置，这里相对价位是用股价除以整个市场的平均股价表示。并设计如下的回归方程：

P=a+b1×SHARES＋b2×HYPE

+b3×EPS

其中P为相对价位，SHARES为流通A股，HYPE为行业市盈率（按行业分类的类别计算），EPS为每股收益。

仍采用2000年的数据，回归分析结果如下：

从回归结果来看，解释变量流通A股、行业市盈率和每股收益对相对价位的影响具有统计上的显著性。流通A股与相对价位负相关，行业市盈率和每股收益与相对价位正相关。这是与预期的结果一致的。

因此，本文的结论是以相对价位作为估价模型中的被解释变量，这样会使估价模型更能适应我国现实的股市。

文/高春涛

（平安证券研究所）

篇3：复合材料等效模型的适用性分析

渡槽广泛应用于我国南水北调工程, 作为一项生命工程, 对渡槽结构安全的研究具有重大意义。目前对渡槽结构研究中所采用的附加质量法在分析中考虑液体与结构间的相互作用, 强调二者的耦合特性, 但未考虑到渡槽中液体晃动及固有阻尼对结构的影响, 因此在渡槽结构分析中考虑阻尼效应的影响很有必要。基于深水波的理论分析虽考虑到了该效应的影响, 但理论模型非常复杂且计算量大;本文基于液体晃动的动力效应与理论模型的动力效应等效原则, 导出的等效力学模型避开了复杂的数学物理方程求解, 同时也考虑到了液体晃动阻尼效应对渡槽结构的影响。

1 等效力学模型

对于液体阻尼器通常考虑晃动液体所产生的动力效应及其所提供的减振力。按照动力效应, 可将液体分为相对容器静止的液体和晃动液体两部分, 前者利用固结于水箱中的等效质量来近似, 后者可以等效为n个互相独立的“质量- 弹簧阻尼器”, 如图1所示。

等效原则基于力学模型与容器内液体产生的动力效应相当来建立, 主要从固有频率、阻尼和减振力三个方面进行控制, 即只对由液体晃动引起的动力效应进行模拟, 使等效力学模型的固有频率、阻尼和减振力与容器中液体运动的固有频率、阻尼和晃动力相同。依据这一原理, 可以得到上图中各参数的表达式。

(1) 总质量相等:

式中:M为液体总质量;M0为相对容器静止的液体质量;Mn为晃动液体的质量。

(2) 固有频率相同, 故等效弹簧刚度为:

式中:ωn为第n阶液体晃动的频率。

(3) 阻尼效果相当, 故等效阻尼系数为:

式中:ξn为液体晃动频率;ωn为对应的阻尼比。

2 渡槽内液体阻尼等效力学模型

从液体晃动的动力效应与理论模型的动力效应两者等效原则出发, 将液体晃动求解问题转化为等效的“弹簧- 质量-阻尼器”模型的求解问题, 模型如图2所示。

按照液体晃动动力效应, 对由液体晃动引起的动力效应进行模拟, 使等效力学模型的固有频率、阻尼和减振力与渡槽中液体运动的固有频率、阻尼和晃动力相同[1]。

假设模型中等效质量块在地震波水平激励下只沿x方向运动, 并设其位移响应分别为x0 (t) 和xn (t) , 那么, 等效力学模型体系所具有的动能T, 势能V和耗能D为:

由等效质量模型的等效原则, 可以得到相对容器静止的液体质量。

等效弹簧刚度Kn为:

等效阻尼系数Cn为:

根据等效力学模型作用力对坐标原点的动力矩与原有液体晃动对坐标原点的动力矩相等的条件, 可以得到:

将上式分别对0和n求偏导, 得到:

3 附加质量法

附加质量法是将动水压力等效成质量附加在结构上, 达到等效的动力响应。由于方法简单计算方便, 得到了广泛应用。附加质量法计算渡槽结构自振频率时, 槽体一侧单位面积水的附加质量可以按下式计算[2-4]:

式中:mω (z) 为距离水面z处的附加质量;z为计算点到水面距离;h为渡槽内水深;ρ为水的密度;η为折减系数。

将上式沿水深方向积分, 可以得到槽体一侧Z深度范围内单位宽度上的附加质量:

4 液体阻尼效应的动力响应分析

4.1 工程实例

漕河渡槽全长2 300m, 30m跨多侧墙段共41跨, 长1 230m, 单槽断面尺寸6.0m×5.4m, 边墙厚0.60m, 顶部设宽2.0m人行道板, 中墙后0.7m, 顶部设2.7m宽人行道板, 边墙和中墙纵向为预应力混凝土结构。按纵梁支座反力确定支座型号, 中纵梁采用GPZⅡ17.5支座, 边梁采用GPZⅡ12.5支座。地震基本烈度按7度计算, 水平加速速度为0.15g。动力计算采用瞬态动力学分析方法, 地震波选用EI-Centro波。

选用漕河渡槽某跨段参数建立计算模型, 考虑槽身与槽墩共同作用, 以渡槽顺河向为X轴, 竖直方向为Y轴, 横河向为Z轴建立渡槽三维模型, 有限元模型及网格划分如图3所示。整个模型由SHELL单元、BEAM单元和LINK单元构成, 单元总数为8344, 其中槽身单元4 746个, 预应力钢绞线单元3 566个, 支座单元24个, 邻跨扰动质量单元8个, 结点总数为6 880个。采用刚性基础假定[5，6], 在槽墩底面按固结处理, 考虑相邻跨段对本跨的影响, 以附加质量形式作用于渡槽墩顶部位。

4.2 计算荷载及参数选取

(1) 材料参数。槽身采用SHELL63单元模拟, 弹性模量为34.5GPa, 泊松比为0.167, 密度为2 500kg/m3;槽墩采用SHELL63单元模拟, 弹性模量为28.0GPa, 泊松比为0.167, 密度为2 500kN/m3;预应力筋采用LINK8单元模拟, 弹性模量为180GPa, 泊松比为0.300, 密度为7 900kg/m3, 初始应变ε=0.007 2;隔震支座采用COMBIN单元模拟, 各参数以同类工程[7-11]中的取值为参考, 弹簧的竖向等效刚度取为KV=3.86×109N/m, 水平向等效刚度取为KH=3.86×107N/m。邻跨附加质量采用MASS21单元模拟, 槽墩与支座8个接触部位附加质量平均为M=0.421 9×106kg。

(2) 计算荷载。计算考虑结构自重、预应力、静水压力、动水压力和地震荷载。其中静水压力和动水压力按正常运营期设计水深4.15m、检修期加大水深4.792m和洪水期满槽最大水深5.40m分别考虑, 水密度为1 000kg/m3。预应力筋采用整体式方法建模, 不考虑预应力损失, 采用初应变法进行预应力效应模拟。

4.3 不同水位下渡槽结构动力特性分析

考虑竣工期、运营期、检修期和洪水期等, 工况1为三槽过水, 设计水位4.15 m;工况2 为两边槽过水, 加大水位4.792m;工况3为中槽过水, 加大水位4.792m;工况4为满槽溢流, 极限水位5.4m。

模态分析中考虑了动水压力的影响, 将槽体浸润面动水压力以附加质量单元计入, 采用Block Lanczos方法求解结构自振频率。经数值计算得出在工况1~工况4下槽体结构的前2阶自振频率及主振型如表1所示。

4.4 不同水位下渡槽结构动力响应分析

输入地震波采用调幅后的EL-centro波, 地震波沿渡槽横向按惯性力方式施加到单元上。为便于比较, 选取渡槽跨端与跨中截面隔墙顶部与纵梁底部共8个节点。从表2、表3可得出, 三槽过水即便在设计水位情况下, 渡槽位移与应力均大于两边槽或中间槽过水, 表明在水流作用下三槽过水对渡槽稳定性起控制作用;位于支座处的主应力明显高于列表中其他位置处的应力值;附加质量法得到的位移及应力结果较大, 其中工况1~工况4下结构最大横向位移 (UZ) 减幅分别达15.03%, 13.79%, 7.19%和13.42%。

5 结语

(1) 根据理论分析推导出的等效力学模型在一定条件下能够较好地应用于渡槽动力分析中, 并能很好地在ANSYS有限元软件中实现。

(2) 液体晃动阻尼效应对高墩渡槽动力响应的影响有限, 主要表现在渡槽横向位移响应减小, 对于其他方向的位移响应减幅不明显, 对结构应力响应也不明显。槽内水体晃动动水压力对槽身横向动位移影响要较其他方向显著, 对应力响应影响较小。

(3) 附加质量法未考虑液体晃动阻尼效应, 减小了水体自身的地震反应, 得到的位移结果和应力结果偏大, 本文中采用等效力学模型计算充分考虑液体晃动阻尼效应, 更接近实际情况。所以, 在大型渡槽结构设计中可以参考本文的等效力学模型用于分析计算。

参考文献

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篇4：复合材料等效模型的适用性分析

胜任素质模型是指与参照效标（优秀的绩效）有因果关系的个体的深层次特征的组合，包括深层的动机、特质、自我形象、态度或价值观，浅层的知识和技能。近年来，国内企业界对胜任素质模型的热情逐渐高涨，许多企业纷纷从基于工作分析的传统人力资源管理转向基于胜任素质的现代人力资源管理。

一、企业成功应用胜任素质模型的条件

胜任素质模型的应用是企业人力资源管理思想的一次转变，企业引入胜任素质模型意味着对原有人力资源管理体系的改造或摒弃，因此存在着一定的风险。弄清楚成功应用胜任素质模型的条件有助于企业从基于工作分析的传统人力资源管理成功地转向基于胜任素质的现代人力资源管理。

（一）企业战略的指导

企业战略犹如一面旗帜，它为企业发展指明了前进的方向。企业只有明确了战略目标，才能认清将要面临的挑战和问题，才能知道为迎接挑战和解决问题需要具备何种核心竞争力。在知识经济时代，由于互联网、信息高速公路、电子商务等IT技术的广泛应用，使得企业变得越来越难以实现对各种资源的独占与差异化使用，企业只有通过建立一个比竞争对手制造更好的产品与服务，并且能够更快适应外部环境变化，通过不断学习，及时调整行动的组织才能获得核心竞争力。而所有这一切的实现，都依赖于组织中的核心资源，即人力资源。企业获取核心竞争力的源泉在于持续构建企业中人力资源所具备的核心专长与技能，它是构成组织能力的核心要素。而这种核心专长与技能就是胜任素质，它能够为顾客创造独特的价值，并且是竞争对手在短期内难以模仿与复制的。所以，胜任素质模型要在企业战略明确的条件下进行探索、设计和运用，这样，个人绩效的改善才能够确保组织绩效的提高，使企业在激烈的市场竞争中不断发展壮大。这就要求企业在确定某一职位的胜任素质模型时，必须从上往下进行分解，即由“企业战略”确定“企业核心竞争力”；由“企业核心竞争力”确定“企业业务发展需要的胜任素质”；由“企业业务发展需要的胜任素质”确定“职位需要的胜任素质”，将胜任素质概念置于“人员——职位——组织”匹配的框架中。根据特定职位需要的胜任素质，招聘、选拔符合职位要求的人员，确定该职位人员的绩效考核内容、培训主题、职业生涯发展等。

（二）高素质的人力资源管理者

为了有效地开发和应用胜任素质模型，人力资源管理者不仅需要熟练掌握企业管理的基础理论与方法，尤其是战略管理与实施、人力资源管理等基础理论和方法，还需要对心理学尤其是心理测量等学科有深入的了解。即使依靠外部顾问团队在短短数月时间内设计出来的模型方案，其效果也是有限的。还必须经过内部团队的精诚合作，对模型进行持续的改进和优化，才能保证其有较好的适用性。这就需要人力资源管理者深入了解企业的业务特征，与大量表现优秀和表现一般的员工密切地接触，充分提炼出其行为特征的差异。胜任素质模型构建中所用到的行为事件访谈、信息编码、建模等方法，其使用的成效在很大程度上依赖于人力资源管理者本身的胜任素质与经验，技术门槛较高。

（三）科学的绩效管理系统

绩效管理系统作为整个企业人力资源管理系统的中枢，对推动与促进人力资源管理各业务功能板块的有效联动发挥着至关重要的作用。从这个意义上讲，员工素质模型能否真正有效“嵌人”企业的人力资源管理系统，成为撬动并提升人力资源管理效益的杠杆，实际上很大程度取决于它与绩效管理系统的衔接程度如何。科学的员工绩效考核对胜任素质模型的建立具有重要意义。在胜任素质的提炼方面，行为事件访谈法要以科学的员工绩效考核为基础，才能找出能引致理想绩效的行为特征。同时，胜任素质的应用，也始终要以绩效考核为基础来确定其应用对象和检验其应用效果。与胜任素质模型的应用相适应，绩效管理体系应具有公正性，具有发展导向和战略性，而不仅仅关注考核结果。

（四）企业需要选拔优秀员工，而不仅是合格员工

一般情况下，企业需要的都是能够创造优良绩效的员工。为实现此目的，胜任素质模型是非常有用的。但在个别情况下，企业也可能宁愿需要一个现在就合格的员工，而不是需要一个将来能创造优良绩效的员工。例如：对于初创期的企业、缺少人才储备的企业，很可能就是这样。对于处在这种情况下的企业，胜任素质模型就显得意义不大。

（五）企业具备良好的专业知识和技术培训体系

一个企业具备良好的专业知识和技术的培训体系，就能够主要依靠潜质，也就是胜任素质模型来选拔和管理人员。相反，一个没有良好的专业知识和技术培训体系的企业，在人员选拔中，则需要更加注意应聘者的专业知识和技术，而不是单纯依赖胜任素质模型的要求进行人员招聘。

另外，建立起以素质为基础的职能薪酬体系也是企业成功应用胜任素质模型的条件之一。

二、胜任素质模型在中小民营企业中的适用性分析

中小民营企业一般是指规模较小或处于创业阶段和成长阶段的企业，是我国，国民经济中最富有活力的部分，数量众多。随着全球经济一体化与知识经济的到来，中小民营企业在面对大好发展机遇的同时，遇到了更加严峻的竞争与挑战：日益激烈的市场竞争、高科技的迅猛发展、大型企业的垄断、融资的艰难、一系列政策不能及时到位和政策效应的迟缓等等，这一切造成中小民营企业举步维艰，也使得其更加重视企业管理水平的提升。近几年，胜任素质模型开始被引入，我国，海尔、联想、华为、中兴通讯等一些企业纷纷将胜任素质模型作为人力资源管理的重点，渴望求得西方企业管理“真经”的中小民营企业自然也不甘落后。

（一）中小民营企业通常没有企业战略

大部分中小民营企业主都有急功近利的心态，迫于企业生存的压力，中小民营企业主把大量时间花在企业具体业务拓展上。他们认为计划不如变化快，对企业战略不重视，甚至认为没必要对企业进行战略管理，重要的是企业能够把产品卖出去。所以中小民营企业缺乏企业战略是司空见惯的事情。在企业战略缺位的情况下，中小民营企业不能够建立起科学的胜任素质模型。员工高绩效和企业高绩效缺乏必然的联系，甚至可能出现员工绩效高而企业绩效低的情况。

（二）中小民营企业缺乏高素质的人力资源管理者

人力资源管理是上个世纪90年代才引入中国的，人力资源管理方面的专业人才相对于其他专业人才来说比较匮乏。随着中国企业逐渐对人力资源的重视，再加上中小民营企业在员工待遇、企业抗风险能力、社会地位等方面均不高，致使中小民营企业难以聘用到高素质的人力资源管理者，而基于胜任素质模型的人力资源管理对人力资源管理者有很高的要求。这成为中小民营企业有效地开发和应用胜任素质模型的瓶颈。

（三）中小民营企业的绩效管理系统存在问题

随着我国加入世界贸易组织后国内市场的逐步对外开放，中小民营企业所面临的市场竞争日益激烈，这促使其比以往任何时候都更加注重企业自身的绩效。现在，越来越多的中小民营企业实施了员工绩效考核，以期培育核心竞争力、获取竞争优势。但是由于以下几方面原因，我国中小民营企业绩效管理系统存在诸多问题，致使绩效管理系统不能和胜任素质模型有效配合。第一，许多中小民营企业高层对绩效考核停留在一个浅层次的认识上，没有认识到绩效考核只是绩效管理的一个环节，没有将绩效考核放在绩效管理的体系中考虑，而是孤立地看待考核，不能够重视考核前期与后期的相关工作，没有认识到绩效管理同企业的战略、组织架构、企业文化等是息息相关、密不可分的，使考核流于简单的形式。第二，一些中小民营企业在实施绩效考核前，没有对员工进行绩效考核总动员，向员工解释绩效考核的目的和必要性、合理性，造成广大员工对绩效考核人心惶惶；在设计、确定考核指标时，不和员工一起对有关工作业绩、员工素质等考核指标进行商讨，不知工作分析为何物，在考核中想当然地制定考核指标和绩效标准，导致员工对绩效考核产生抵触情绪和绩效考核中不公平现象的产生；在绩效考核后，没有根据绩效考核结果与员工探讨如何改善员工素质、改进个人绩效，只注重考核结果，使员工看不到绩效考核对其职业生涯发展带来的益处。此外，中小民营企业中不存在与绩效考核理念相容的企业文化，照抄照搬其他企业的考核方法或盲目追求考核方法的新颖，绩效考核的激励措施运用不当等因素也造成了绩效管理系统不科学。

（四）中小民营企业一般实行职位薪酬体系

职位薪酬体系是首先对职位本身的价值做出客观的评价，然后再根据这种评价的结果来赋予承担这一职位工作的人与该职位的价值相当的薪酬这样一种基本薪酬决定制度。职位薪酬体系是一种传统的确定员工基本薪酬的制度，它最大的特点是员工担任什么样的职位就得到什么样的薪酬，职位薪酬体系在确定基本薪酬的时候基本上只考虑职位本身的因素，很少考虑员工胜任素质的因素。由于我国大部分企业长期以来都是实行职位薪酬体系，在这方面也积累了不少经验，所以中小民营企业出于节约制度创新成本和本企业管理水平有限的考虑，通常都采取职位薪酬体系。而胜任素质模型的有效应用要求企业建立起以员工素质为付酬依据的职能薪酬体系，根据员工的不同素质水平把员工归入不同的任职资格等级，从而支付不同的薪酬。职能薪酬体系的建立不仅要正确地进行职类职种划分，还要科学地定义出每个职种不同的任职资格等级，这对人力资源管理水平低下的中小民营企业来说未免太困难。

此外，中小民营企业没有完善的培训体系，甚至没有培训意识。胜任素质模型被引入中国才几年时间，工具本身还有待于理论体系的进一步完善和实践检验；建立完善的胜任素质模型需要花费大量费用；适当样本量是建立胜任素质模型的必须条件，中小民营企业由于人数不多导致样本量太小。这些原因也是中小民营企业应用胜任素质模型时要考虑的因素。

综上所述，笔者认为，胜任素质模型不适用于中小民营企业。中小民营企业在进行人力资源管理时应本着实用、简单的原则，在方法上不要追求时髦、新颖，基于岗位分析的传统人力资源管理比较适合。企业发展如同人的成长一样，有其特定的不可违抗的客观发展规律，而有些发展阶段确实是无法逾越的，中小民营企业必须根据自身真正的发展状态，选择符合现实情况的可操作性方案。

篇5：复合材料等效模型的适用性分析

一、传统信用卡信用风险管理模型信用评分模型一直在我国商业银行度量信用卡透支信用风险管理中处于垄断地位。该方法是指将影响顾客信用品质的项目细分，依其重要程度分别给予不同加权值，评估完成后将每个项目的得分加总，求得代表该客户信用总分，依临界点决定是否核准申请。信用评分的设计，即评分项目的选取除依靠经验外，可利用统计方法就历史资料中按优劣等随机抽取样本，分别分析其属性，从而选取其中有显著效果的若干项。但随着《新巴塞尔资本协议》的签订，一方面更加强调风险控制机制，资本金的需求与信用卡的信贷资产质量紧密挂钩；另一方面，监管机构也将加大对发卡行风险管理制度的检查和监督力度，以确保发卡行稳健经营。这使得信用评分方法不能够满足新巴塞尔协议的时代要求，传统的信用风险度量模型严重滞后于信用卡业务发展的矛盾更加突出。因此我们需要对国外信用风险管理中的新模型进行深入研究，以求找到适用我国信用卡信用风险管理的更好方法。

二、国外信用风险度量新模型1.KMV模型。该模型是KMV公司于1993年开发的CreditMonitor Mode（l违约预测模型）。该模型的理论基础是默顿将期权定价理论运用于有风险的贷款和债券估值中的工作，债券的估价可以看作是基于公司资产价值的看涨期权，当公司的市场价值下降至一定水平以下，公司就会对其债务违约。KMV模型通过计算一个公司的预期违约率来判断他的违约情况。2.Credit Metrics模型。J.P.摩根公司和一些合作机构于1997年推出Credit Metrics方法（信用度量术）。该模型是通过度量信用资产组合价值大小进而确定信用风险大小的模型，给出了一个测量信用资产价值大小的具体方法，并由此判定一个机构承担风险的能力。该模型以信用评级为基础，计算某项贷款或某组合贷款违约的概率，然后计算该贷款同时转变为坏账的概率。该模型通过计算风险价值数值，以求反映出银行某个或整个信贷组合一旦面临信用级别变化或违约风险时所应准备的资本金数值。该模型的核心思想是组合价值的变化不仅要受到资产违约的影响，而且资产等级的变化也对其价值产生影响。3.CPV模型。该模型是麦肯锡公司在1998年开发的CreditPortfolio View（信贷组合审查系统）。该方法是分析贷款组合风险和收益的多因素模型，它运用计量经济学和蒙特·卡罗模拟来实现，最大的特点是考虑了当期的宏观经济环境，比如GDP增长率、失业率、汇率、长期利率、政府支出和储蓄等宏观经济因素。模型认为信用质量的变化是宏观经济因素变化的结果。CPV模型将宏观经济因素与违约和转移概率相联系，进而计算出风险价值。4.Credit Risk＋模型。CSFP(瑞士信贷银行金融产品部)开发的Credit Risk＋（信用风险附加）模型，应用了保险业中的精算方法来得出债券或贷款组合的损失分布。该模型是一种违约模型，只考虑债券或贷款是否违约，并假定这种违约遵从泊松过程，与公司的资本结构无关。实质是将信用风险的不确定性分解为违约率的不确定性、违约损失率的不确定性及违约波动率的不确定性。

篇6：复合材料等效模型的适用性分析

通过对400V、350V、300V高压直流工作电压下小型模拟填埋场实验数据的分析,提出了简化的模型等效电路.由于高密度聚乙烯(HDPE)衬层的存在使得模型具有了整流特性,其电容大小将随着衬层面积和供电电压的增加而增加;供电电极的接触电阻与大地的电阻率成正比,与电极的粗细及入土深度有关.同时,接触电阻主要由电极附近的`土壤电阻决定,大于10倍电极半径以外的土壤对接触电阻的影响不超过全部电阻的10%,故降低电极附近土壤的电阻率可有效地降低电极的接触电阻.

作 者：能昌信 王彦文 王琪 董路 NAI Changxin WANG Yanwen WANG Qi DONG Lu 作者单位：能昌信,NAI Changxin(中国矿业大学(北京校区)机电学院,北京,100083;山东工商学院计算机系,山东,烟台,264005)

王彦文,WANG Yanwen(中国矿业大学(北京校区)机电学院,北京,100083)

王琪,董路,WANG Qi,DONG Lu(中国环境科学研究院固体所,北京,100012)

篇7：复合材料等效模型的适用性分析

多层隔热组件等效热物性参数的分析

多层隔热组件在卫星热设计中应用最为广泛,主要用于减小漏热以及整星与外环境之间的热耦合.文章采用等效处理的方式,将多层隔热组件等效成为一种低太阳吸收比、低红外发射率的热控涂层.根据等效处理法结果讨论了等效处理法在计算中可能带来的.误差.

作 者：ZHAO Xin  作者单位： 刊 名：航天器工程  ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING 年，卷(期)：2008 17(4) 分类号：V444.3 关键词：航天器   热设计   多层隔热组件   热控涂层   等效法   主体结构  

篇8：复合材料等效模型的适用性分析

与压电换能器相比,EMAT具有非接触、无须耦合介质、方便产生水平切变波(SH波)等诸多优点,可应用于高温、有隔离层等特殊场合,具有重要的应用价值和广泛的应用前景。然而,由于对EMAT的理论分析涉及静态磁场、脉冲电磁场、 超声场等多场的耦合问题,且与被测金属试样的材料特性密切相关,其数值仿真技术十分复杂。Thompson R B和Il’in等人提出的一维时谐解析模型难以对多场耦合问题做出准确描述;Luding R建立的二维有限元模型及Dai X W将EMAT分解成机械、电磁和材料三个互相耦合的子系统的分析都忽略了线圈导体中集肤效应和邻近效应的影响;Shapoorabadi R J采用源电流密度的完整方程并利用改进的有限元方程对电磁场和力场进行了计算,却未涉及力场和声场之间的耦合问题;Jian X[8] 等人提出EMAT的等效电路模型,计算并实验分析了线圈匝数和提离对线圈等效阻抗和频率特性的影响。将多场耦合的问题简化为等效线圈电路的问题的思路方法,既舍去了复杂的方程, 也便于对各个参数的实验分析。

互感等效电路模型

当置于工件表面上的线圈通过高频电流时,将在工件的趋肤层内产生涡流, 涡流场受到磁场的作用在工件表面产生振动、形成超声波波源,超声波的反馈引起涡流场的变化,从而影响线圈的阻抗、改变其两端的电压,在此过程中,无论是激励过程还是接收过程,能量传递时, EMAT的三大作用机制洛仑兹力效应、磁致伸缩效应和磁化效应,最终会通过电磁感应反映到线圈中,简化为等效电路可直接考虑这些效应的最终作用效果。其中涡流场是线圈与工件耦合的重要环节,将涡流场等效为一个通电线圈,与一个激励线圈组成两共轴、互相平行的线圈系统, EMAT的耦合机理可以看成是两线圈互感的结果,互感后的电感将直接影响线圈的等效电感及其两端的电压,进而影响EMAT的信号。

将EMAT线圈通过电磁感应出的涡流场等效为一个与EMAT线圈C1相同大小的同轴、互相平行的圆线圈C2,二者有相同的半径和电流流向。当线圈C1通有电流I1时,它在线圈C2中的磁链为:

其中为电流I1在处的矢量位,它等于

求出线圈间的互感系数:

互感和自感都是与线圈回路电流大小无关的、仅取决于线圈的几何参数(大小、形状、互相位置)、匝数和空间介质的一个参数。对于工件表面感应出的涡流场,我们近似它的等效线圈的大小和形状与EMAT线圈相同,虽然在不同材质的工件上的涡流的大小不一样,但不影响两者的互感。此外偏置磁场的作用只是将涡流场转化为力场,也不影响两者的互感。最后,线圈与工件间的提离才是影响两者间互感的最主要因素,将线圈的提离效应与线圈和工件表面涡流场的互感联系起来。 利用这个原理,我们可以计算出提离一段距离后线圈互感后的等效线圈。

在电磁超声检测系统中,EMAT线圈探头既是激发电路部分的电感器L, 又是产生交变磁场EMAT的线圈。它是由导线绕制而成的感应线圈,不仅有直流电阻,它还是一个电感元件,另外导线匝与匝之间、层与层之间有分布电容存在。线圈很难给一个电路来模拟其真实的行为,因为激励进程中电感和电容不是完全独立的、两者相互有影响。 其等效阻抗、等效相位可由下式给出:

这些值可以通过阻抗分析仪测得。

将EMAT整个激励系统转换成一个等效的电路模型,有利于确定其工作状态并了解其工作特性,整个激励系统的等效电路模型主要包括激励脉冲发生电路、线圈等效电路以及阻抗匹配电路。影响激励电流的因素包括线圈的等效电感Leq、电路中总的电阻R、激励源电路里的电容C0以及C0充电时的最大电压Umax,通过对四者的优化设计使得线圈从激励电源获取最大能量,其中线圈的等效阻抗的变化因素是最大的,其他几项可以通过调整设计达到要求,怎样找到等效阻抗的变化规律是解决线圈激励电流的重要一环。所以,分析检测试样的材质和线圈的提离对线圈等效阻抗的影响,等效出不同材质上和不同提离高度下的线圈等效阻抗能够更好的优化设计EMAT。

实验验证

本文采用的是螺旋形线圈,采用柔性板(FPC)工艺制成,该种工艺制作的线圈具有尺寸精确、结构紧凑和易于使用等诸多优势。设计成双层机构,与方形永磁体组合,在试件中激发体波,用于对被测试样厚度的测量。线圈环绕了11圈,内径和外径分别为6.25mm和18.25mm。

在实验中,我们选用了铝6061、紫铜T2、黄铜H59、不锈钢201、304、316、 20# 钢、40# 钢、Q235九种材料。其中紫铜T2和黄铜H59为反磁性材料,铝6061、和不锈钢201、304、316为顺磁材料,20钢、40钢、Q235为铁磁性材料, 采用的试样统一规格为1500x600x8mm的板材。

为了研究试件材质对等效线圈阻抗的影响,将线圈通过转换接头与安捷伦4294A阻抗分析仪相连如图4所示,接口方式为一端接地、两端接线圈,按规范调节仪器,选择与线圈等效模型相同的电路,测出线圈在空气中的等效阻抗及谐振频率,保存并记录下;然后再将9种不同材质的试块与线圈贴合在一起,测出线圈的等效阻抗及谐振频率,数据记录在表1中。

此外,为了研究线圈提离下等效阻抗的变化规律,在铝6061试件与线圈间加入不同厚度的薄片,产生提离效应(如图4所示),其中的提离薄片有0.2mm和0.5mm两种,通过组合叠加的方式模拟了0.2- 3mm(除0.3mm外)提离高度的情况,记录并保存线圈的等效阻抗在不同提离高度下的值,得到不同提离下线圈各参数的变化曲线(如图5)。

结果分析

从表1中可以看到,放置在空气中的线圈有一定的等效电阻,而放置在试样上的线圈等效电阻为零,并且其谐振频率最大。对于非铁磁性材料,放置在紫铜T2、 铝6061、黄铜H59的线圈的等效电感依次降低,等效电容和谐振频率都升高,而对于三种材料的电导率紫铜> 铝> 黄铜, 对应的规律可以解释为:被测材料的电导率影响被测材料内的涡流,电导率越大, 涡流产生的磁场越大,对线圈磁场的影响会变大,这样,线圈的等效电感就会变小。 而对于三种不锈钢材料,201和316的等效电感和电容相近,304的等效电感比其他两者小,等效电容大,三者的谐振频率相近。对于铁磁性材料,20# 钢、40# 钢、 Q235三者的等效电阻和电容相近。总的来看,铁磁性材料的等效电感比非铁磁性材料的小,等效电容和谐振频率都比非铁磁性材料的大。比较各材料的电导率, 发现线圈等效电感随材料的电导率的增大而增大,而等效电容和谐振频率减小。

图5中不同提离对线圈各参数的影响的实验结果表明,当提离高度为0.2mm时,等效电感的值却远大于提离更高时的值,比紧贴铝块时的值小;等效电容也最小,比紧贴铝块时的要大;谐振频率也与紧贴时相差不多,等效电阻都为零。当提离高度大于0.2mm后,随着提离高度的增加,等效电感增大,等效电容和谐振频率减小,等效电阻的变化不规律,但也比无提离时要大。

结论

本文通过试验研究EMAT螺旋型线圈的等效电路的等效阻抗与试样的材质及线圈的提离之间的关系,发现:随着被测试样的电导率升高,线圈的等效电感增加,等效电容和谐振频率降低; 随着线圈提离高度的增大,线圈的等效电感增大, 等效电阻的变化不规律,但总的来看,相比于提离前,提离后的等效电感降低了, 等效电容升高了,谐振频率降低了,等效电阻增大了。通过得到的规律,对EMAT线圈在与被测试样中的耦合过程有了更多的了解,给EMAT线圈和激励电路的优化设计提供帮助。

摘要：电磁超声换能器通过电磁耦合的机理在金属试件上激励、接收超声波。基于EMAT的工作原理,可建立EMAT的等效电路模型,将偏置磁场、激励线圈、金属试样三者间的耦合视为一个等效电路。在这种耦合作用下,等效阻抗会受到金属试样材料属性、线圈提离及偏置磁场等因素的影响。针对不同材质的金属试样及不同提离高度的情况进行实验测试,分析了试样材料参数和提离高度对电磁耦合的影响,给EMAT的优化设计提供帮助。

篇9：复合材料等效模型的适用性分析

关键词： CIIM理论模型 农民工子女 助人行为 适用性分析

一、CIIM理论模型对助人行为的应用性探讨

虽然内外群体间的差别貌似并不巨大，但是这种差异对个人在其社会感知、情感、认知和行为上都有复杂的影响。例如，人们往往会及时对内群成员做出偏私行为，并主观上认为内群成员较外群成员更加优秀和出色。因此，身份认同的视角差异，在微观个体层面上便是误解、暴力或歧视。这种差异在群体层面的极端表现便是战争。从这些负面的情绪或行为出发，以消除人们有关内外群体的视角差异增进助人行为目的的促进方案，便具有了深刻的现实意义。

以身份认同出发点，对助人行为的促进方案并不缺乏。除了本文运用的CIIM模型外，还有其他方案可以选择。但是，有研究表明群组间的支持态度并不意味着积极的群组行为发生。而CIIM模型则经过多年研究，可以有效通过对共识内群身份的强化减少个体对外群成员的歧视和不公平，同时还能有效增进个体对外群体之间的助人行为。基于共识内群身份对内外群体助人行为的促进同时囊括微观和中观两个层面，符合本文的研究主旨。

其中，CIIM模型通过共识内群身份使个体改变对内外群体的原始态度，这是一种对个体原有身份认知的拓展。这种拓展方式促使内外群中的个体认可共识内群身份的一致性。因此，这种认知的拓展促使个体改变行为的同时，也促使群体的行为方式发生改变，并促使内外群体间发生融合。这种融合使得原本存在群体身份差异的个体，将彼此认定成了“自己人”，在减少群体或个体间摩擦的前提下，进一步促进个体或群体间的助人行为发生。

二、CIIM理论模型对农民工子女助人行为研究的适用性分析

虽然，诸多研究证明CIIM理论模型能有效减少个体在认知层面意识到的内外群体差异，并最终促使助人行为的发生。但是，以此模型作为理论根基，对包含农民工子女的混合教学班级的助人关系网络实施促进方案仍需审慎。原因有二：第一，农民工子女被试有着和以往研究者选择的被试有差别。国外研究往往以性取向、国籍、种族作为划分内外群体的划分标准。这些划分标准一般都存在典型体貌差异或者外向行为差异。但是农民工子女在很大程度上是随父母务工而无奈进入城市的。同时，他们和城市儿童的行为表现差异更多的是以内隐方式表现的。所以，和国外研究选择的被试比较，农民工子女具有独特的中国语境和行为内隐化两个特点。但是同时应注意到，国内研究一致表明，农民工子女具有显著的歧视感知。农民工子女作为社会中受到歧视的特殊群体，他们本身能够感知到自己和城市儿童的差别。基于此，可以将农民工子女和城市儿童分隔成为两个不同的群体，进而可以选择农民工子女作为被试。第二，不同于其他研究中经常使用大学生及其他成年人作为被试，农民工子女本身尚未成年，认知和对事物的理解能力有限，一些心理能力尚在发展中。同时，由于本研究中初中生农民工子女仍处于求学阶段，因此他们仍然需要将一天大部分时间投入到学校中。他们的生活圈子和范围非常局限。大部分农民工子女的生活圈子就是自己的班级。虽然，和成年被试相比较，农民工子女的心理能力相对较弱，但这正成为使用CIIM模型对其促进的优点。因为，农民工子女所处的班级本身就是一个相对固定的群体，班级成员这个内群共识身份在农民工子女就学的任何一刻都存在，它是自然存在共识身份。因此，这便为以农民工子女为被试，以班级作为基本研究单元促进研究提供了依据。

最新研究证实农民工子女对不同群体身份求助者的助人时间投入有显著差异。这是对CIIM模型理论假设的验证。其中，实验中农民工子女更愿意帮助具有共识内群身份的求助者。即班级作为共识内群身份可以有效引导农民工子女放弃原本存在的内外群差别，以班级身份界定自己，以班级要求规范自己的行为。

但是正如我们在研究上兼顾微观与中观研究层次的研究模式，运用CIIM理论模型验证了实验情境下个体层面农民工子女的助人差异后，我们更应该在真实情景下对班级助人关系网络中农民工子女的助人行为进行测量和促进方案的实施。而运用社会网络分析技术，对班级情境中农民工子女的助人行为差异分析再次验证，农民工子女更愿意帮助和自己相近的人。这种相似性的肯定体现在农民工子女的心理层面。越是固着老家身份的农民工子女，在助人关系网中越不愿意和城市儿童或其他身份认同的农民工子女接触。因为，在他们的观念中，自己仍然还是老家人，只能和老家人接触、交流。显然，他们忽视了自己的班级身份，没有意识到在同一个班级中，无论城市儿童还是其他身份认同的农民工子女，都是“班级人”。因此，我们设计了基于CIIM模型，并使用“班级身份”作为促进方案实施的出发点，以班级为单位，在现实情景中对整个班级的助人关系网络实施促进方案。结果再次表明，对班级身份的强调和强化可以有效保证班级成员间的合作与交流，提升班级整体助人关系网络密度和促进亚群体结构的完备。因此，运用CIIM模型对农民工子女的助人行为进行促进很恰当。

参考文献：

[1]陈阳.群体身份对亲社会行为的影响[J].辽宁师范大学学报（社会科学版），2014，03：371-376.

[2]曾盼盼，俞国良，林崇德.亲社会行为研究的新视角[J].教育科学，2011，01：21-26.

[3]陈阳.流动儿童助人行为特点及促进：基于群体身份认同视角[D].辽宁师范大学，2015.

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篇10：复合材料等效模型的适用性分析

1 电磁减载装置非线性等效磁路建模

等效磁路法是磁路分析中较为常见的方法[6—9],该方法应用较为广泛,文献[6]分析了传统等效磁路法的一些缺点并进行了相关改进;文献[7]提出了一种改进等效磁路法,提高了在高导磁率情况下的电磁计算精度;文献[8]对圆环形直流电磁铁结构的不同极面进行分析,计算磁路磁导,应用等效磁路法,确定了电磁力与各主要结构尺寸之间的函数关系。等效磁路法根据等效过程中磁阻计算,可以分为3大类:①假设磁路中不考虑饱和,将铁磁材料的磁导率设定为常值;②假设磁路中出现磁饱和,将磁化曲线分段线性化,或利用理想矩形磁化曲线近似反应铁芯的磁导率随磁密的变化情况;③假设磁路出现磁饱和,在非线性状态下进行求解。本文将在非线性状态下进行磁路分析,首先利用分段法建立较大型结构尺寸部件的磁路模型,分割的段数可根据精度要求灵活选取。在求解等效磁路模型时,如能在磁性材料的非线性特性下计算,对提高磁路分析的精度有很大的帮助,为此本文提出了运用智能算法求解非线性等效磁路模型,即基于粒子群算法的非线性等效磁路求解法。

以单环式电磁减载装置为例,利用等效磁路图的方法,把整个铁芯看成是由若干段铁磁阻构成,其中把静铁芯以及线圈磁势等分成m段,如图1方框为主磁通通路,电磁减载装置是轴对称的,只需要分析框内的磁路。

由于铁轭和衔铁内部磁场与圆环半径有关,靠近内径处磁场较强,靠近铁芯外径处磁场较弱,甚至会因为圆环内径较小外径较大,在铁芯内表面出现饱和,由于内外磁阻相差很大,需要将衔铁和铁轭分成若干个小圆环结构进行分析,有利于精确分析铁芯磁场分布,设计阶段结构尺寸的确定提供分析依据。对于圆环形结构的电磁装置,只需选择沿任意径向方向的横截面进行分析,具体的分段等效磁路图如图2所示。

图2中,Rm1、Rm2、Rm3、Rm4、Rm5及Rm6为硅钢片对应的各段磁阻,Rδ1、Rδ2表示工作气隙δ1和δ2的磁阻,IN为线圈电流产生的磁势,фσ(i)(i=1,2,…,m)为铁心之间的漏磁通,Gσ(i)(i=1,2,…,m)为铁心之间的漏磁导。结合图2给出电磁减载装置各部分磁阻参见表1,其中铁磁磁导率考虑非线性特性,由通过该处的磁通量决定。

表1中,Δρ为铁芯的轴线与主轴轴线的偏差;μr(B)为铁芯某处的磁感应强度与该处铁磁导率的非线性关系,铁心磁阻的确定取决于铁心上通过的磁通量,而磁通量又受铁心磁阻的影响,需对铁心磁阻和通过的磁通量进行反复验算。根据图1,类比电路中的回路电流法,可以得到如下电磁减载装置的回路磁通方程组,由磁路分割的段数m决定,同时m的取值决定计算结果的精度,可以结合分析对象的结构和尺寸设定,本文设定m=30。其中n的大小由圆环内外直径决定,n值越大越能反映衔铁或铁轭处的磁场分布规律,在以下计算中设定n=100。

2 基于粒子群算法的非线性等效磁路求解

粒子群优化算法(PSO)是一种智能全局优化算法,最早由Kennedy和Eberhart通过对鸟群和人类的某些社会行为观察研究提出的[1[11]]。近年来,PSO快速发展,在众多领域得到了广泛应用和认可。PSO具体实施过程为:假设每个粒子表示为n维空间中的一个点,第i个粒子的位置用Xi=(xi1,xi2,…,xin)表示,它经历过的个体最优位置表示为Xpbest,i,在群体中所有粒子经历过的最优位置表示为XGbest。粒子Xi的速度可表示为Vi=(vi1,vi2,…,vin),在n维空间中同时向两个点接近,一个是个体最优解Xpbest,i,另一个是全局最优解XGbest,粒子Xi在第t次进行迭代的速度与位置运算公式为:

式中,rand1和rand2为区间[0,1]内随机变化的常数;ω为惯性权重;c1和c2为加速常数。式(3)右边由3部分组成,第1部分反映个体粒子的运动习惯;第2部分反映个体粒子自身历史经验;第3部分反映粒子之间协同合作与知识共享的群体性历史经验,通过3部分共同作用,引导种群向全局最优搜索。

在求解方程组(1)之前,需确定主磁通的范围。首先忽略铁磁磁阻和漏磁,将磁动势NI全部作用在工作气隙处,得到磁路中最大磁通为ф0,则可设所求磁通满足:0<ф<ф0。根据方程组(1),设定其适应度函数为:

令控制变量X=[ф],基于粒子群算法的计算步骤如下:

步骤1:输入初始参数,如B-H曲线,初始电流,结构参数,计算精确度ε=10-2,令t=0,初始化粒子群的位置Xi(0)和速度Vi(0);

步骤2:计算粒子及其反向点在当前状态下的适应度函数值F(i),对任意Xi(0),在当前状态下的适应度函数值由方程组中的式(1)可得,对于1≤j<m,由方程组中的式(j=1)可得фσ(2),由方程组中的式(j=2)可得фσ(3),依次由方程组中的式(2<j≤m)可得фσ(j+1);将фσ(m)代入式(4)可得Xi(0)的适应度函数F(i);

步骤3:将适应度函数值F(i)与个体最优解的适应度函数值Pbest,i比较,如果F(i)<Pbest,i,则Pbest,i=F(i),Xpbest,i=Xi(0);

步骤4:将每个粒子的最好适应度函数值Pbest,i与所有粒子最好适应度函数值Gbest进行比较,如果Pbest,i<Gbest,则Gbest=Pbest,i,XGbest=XPbest,i;

步骤5:进入循环,根据公式(2)(3),更新粒子的速度Vi(t)和位置Xi(t),对越界情况进行修正;

步骤6:计算适应度函数F(i),计算原理同步骤2。如果F(i)<Pbest,i,则Pbest,i=F(i),Xpbest,i=Xi(t);如果Pbest,i<Gbest,则Gbest=Pbest,i,XGbest=XPbest,i;

步骤7:如果t>tmax或F(XGbest)<ε停止计算,输出结果,否则t=t+1,进行步骤5。

3 实例分析

3.1 电磁磁力减载装置参数

以HL100-LJ-210机组[12]为例进行减载装置的参数计算,结合实际安装空间限制,给定具体参数如表2所示。

3.2 电磁力计算

首先利用基于粒子群算法的非线性等效磁路分析法进行计算,并与有限元仿真进行计算。在粒子群算法参数设定中,令种群规模Pop=36,Tmax=100,ω=0.9,c1=2.05,c2=2.05,在不同激励电流和气隙下,分别计算30次后,选取其中最优次一次运算,算法的收敛过程如图3所示。在有限元仿真分析中,分别对铁心材料的非线性特性和线性特性进行仿真,电磁力随电流的变化情况如图4所示。

由图4可以看出,当其他条件不变时,若铁心材料为线性的,其电磁力的增加仅与电流的平方成正比,同时若设定的相对磁导率越大,电磁力也会越大。电流从1.5 A增加3倍时,电磁力将增加9倍。而铁心材料为非线性的,电流为1.5 A时,电磁力为3.117×105N,增加到4.5 A时,电磁力为5.16×105N,增加1.66倍,由此可见,材料的特性对电磁力的影响之大,研究电磁力的非线性解析解法,为电磁装置的初期设计提供理论分析方法是非常必要的。将粒子群算法与非线性等效磁路相结合的分析法与输入B-H曲线的有限元仿真结果对比发现,两者之间产生误差的主要原因是主轴对电磁力的影响。磁路模型的建立过程中,忽略了主轴的影响,可以通过添加修正系数的方法对结果进行修正,即电磁力Fe=αF计算,由图4可知α约为1.2。铁心材料线性处理还会对磁路饱和情况造成错误判断,若电流从1.5 A增加3倍时,线性处理后磁饱和程度增加约3.25倍,而非线性情况,最大磁通密度1.71 T增加至1.94 T,可见磁饱和问题对电磁设计的影响之大。

将粒子群算法与非线性磁路相结合的分析法充分考虑铁心材料的非线性特性,其另外的优势在于可以对磁路中的饱和情况进行估计,以电流为3.5A时的磁场分布为例,计算衔铁沿径向的磁通密度值,如图5所示。

本文使用的硅钢的磁饱和强度为1.65 T,可以看出在沿径向0.52~0.8 m区间内出现了饱和情况,与仿真得到饱和区域相差不大,误差较线性有限元分析要小的多,线性处理后的磁场可以随设定的磁导率无限增大,不符合实际情况。

建立单环式电磁减载装置的3D有限元模型,进行仿真分析,整个装置的磁密分布云图如图6所示,磁力线在衔铁的中间部位较为集中,饱和问题最为严重,与之对应的铁轭饱和问题也较为突出,该条件下电磁力的分布如图7所示。

该机组电磁力的减载目标约为90 t,由图7可知,其电磁力仅为4.68×105N,为电磁减载目标的53%。受磁饱和问题的影响,随励磁电流的增大,电磁力的增加有限,所以如何解决磁饱和问题是提高电磁装置减载能力的关键。

3.3 磁路饱和的解决措施

若磁路中出现饱和区域,就会消耗大量的磁势,不利于电磁力的增加与装置性能的提高,所以电磁饱和问题需要进一步改进。可以通过增加衔铁和铁轭的厚度,改善铁心材料,分散磁力线或增加磁力线的路径等方法来解决。针对这一问题,以下在增大衔铁和铁轭的厚度的同时,使用饱和磁密较高材料的方法提高电磁装置的性能。假设电流和气隙不变,将衔铁和铁轭的厚度增加到0.13 m,同时使用冷轧硅钢片35DQ151,其饱和磁密高,约为2.0 T,B-H曲线如图8所示。改进模型的磁通密度分布云图如图9所示,此时得到电磁力为8.43×105N,提高了1.8倍,达到电磁减载目标的96%,故对于此类小机组来说,改进后的电磁装置可以完成设定的减载任务。

由图9可知,衔铁部位仍出现了局部饱和,可以通过局部改进来解决这一问题,如在衔铁下方增设加固装置,该加固装置可以使用于衔铁相同的材质,与衔铁加工成一个整体,增加衔铁部位的面积的同时,可以使衔铁受力更加稳固,具体加固方式如图10所示。

衔铁加固装置的尺寸可以根据实际需要设定,在本文中设定加固装置在内径处的厚度与衔铁厚度一致,如图10(b)所示,改进后的磁力线分布情况如图10(c)和(d)所示。通过与图9对比可以得出,在相同条件下,增设加固装置可以很好地解决局部磁饱和问题,这一改进有助于电磁装置的性能提高。

4 总结

通过对电磁减载装置的电磁力进行解析计算,在等效磁路的建模过程中,充分考虑铁磁材料特性和磁饱和的影响,将粒子群算法引入到非线性等效磁路模型的求解过程中,并以HL100-LJ-210机组电磁减载模型为实例,通过与线性模型对比,证实该算法计算精度有很大程度提高,可推广到其他电磁装置的非线性建模过程中。同时本文进一步分析了现有装置磁饱和对电磁力的影响,并提出了磁路改进措施,提高了电磁减载力,为水轮发电机组电磁减载技术的发展奠定了理论基础。水轮发电机组电磁减载装置的结构优化及其对主轴等部件的影响有待进一步深入研究。

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篇11：复合材料等效模型的适用性分析

关键词：辐射地板；传热量计算；等效热阻模型；形状因子

中图分类号：TU833.1 文献标识码：A

文章编号：1674-2974（2016）05-0137-07

Abstract：An equivalent thermal resistance model for the heat transfer calculation of radiant floor based on shape factor was developed in this study. The proposed model was verified by numerical simulation， and compared with the data from the universal single power function of ISO standard， the fin model in ASHARE handbook， and the equivalent thermal resistance model in design handbook. The heat transfers obtained by the numerical simulation disagreed significantly with the existing methods including the universal single power function of ISO standard， the fin model in ASHARE handbook， and the equivalent thermal resistance model in design handbook. The maximum error rates were 20.2 %， 30.4 %， and 22.8 %， respectively， when the tube space ranges from 50 to 250 mm， the thickness of fill layer above pipe ranges from 25 to 65 mm， and the average hot water temperature ranges from 25 to 45 ℃. On the other hand， the maximum difference of the heat transfer predictions between the proposed model and the simulation software was less than 3%. When the tube space ranges from 50 to 200 mm， the thickness of fill layer above pipe ranges from 15 to 55 mm， and the average cold water temperature ranges from 10 to 20 ℃， the maximum error rates of the heat transfer predictions between the numerical simulation and the existing methods were 80.1 %， 17.7 %， and 16.8 %. On the other hand， the heat transfer predicted by the proposed model showed less than 2 % of difference from that of the numerical simulation.

Key words：radiant floor； heat transfer calculation； equivalent thermal resistance model； shape factor

辐射地板供暖供冷系统不仅具有较高热舒适性，而且能够显著地降低建筑运行能耗，在公共建筑及住宅中得到广泛的应用[1-3].辐射地板传热量计算模型是辐射地板供暖供冷系统设计和运行控制的关键，因此国内外学者对辐射地板传热量计算模型进行了大量的研究，并提出了很多模型.根据辐射地板传热过程描述的差异，这些模型可以分为3类：解析模型[4-6]、数值模拟模型[7-9]和简化模型[10-12].

解析模型结构相对复杂，不便于工程师及设计师理解应用.而数值模拟模型仅能得到分散的结果，由于辐射地板组成部分及其特性参数可选择的组合较多，导致数值模拟工作量相当大，很难包括所有的组合.因此，结构相对简单及计算时间相对较少的简化模型被广泛应用于辐射地板设计手册及标准中，如ISO标准中的幂函数计算模型[13]、ASHRAE手册中的平面肋片模型[14]及地暖设计手册中的等效热阻模型[15]等.但这些简化模型均存在一定问题，计算精度较低或者使用不方便.如ISO标准幂函数计算模型需要查表二次计算，过程比较繁琐；ASHRAE手册平面肋片模型忽略了地板垂直方向的传热，只考虑水平方向的传热，可能会引起较大的计算误差；地暖设计手册等效热阻模型形式过于简单，计算缺乏理论依据.

本文通过对辐射地板传热过程进行分析，提出计算精度较高且结构相对简单的辐射地板传热量计算简化模型，并与数值模拟模型及标准手册中采用的模型计算结果进行对比分析，为辐射地板供暖供冷系统的设计及运行控制提供理论方法.

1 辐射地板供暖供冷系统传热量计算模型

辐射地板供暖供冷系统是将换热管埋设于建筑围护结构（楼板）中的供暖供冷系统，其结构原理如图1所示.

如图1所示，辐射地板主要由地面层、填充层、换热管、保温层和结构层组成.其中λco为地面层的导热系数；λscr为填充层的导热系数；λp为换热管的导热系数；λins为保温层的导热系数；λcon为结构层的导热系数；δco为地面层的厚度；δp为换热管的厚度；δins为保温层的厚度；δcon为结构层的厚度；M为换热管间距；Do为换热管外径；Di为换热管内径；d1为换热管上端的填充层厚度；d2为换热管下端的填充层厚度.

1.1 基于形状因子的等效热阻模型

由图1可知，辐射地板传热过程为：热（冷）水以对流换热方式把热（冷）量传递给管内壁，然后管内壁以导热方式把热（冷）量传递到管外壁，之后管外壁以导热方式通过填充层、保温层或结构层向地板表面传热，最后地板上或下表面以对流与辐射传热方式把热（冷）量传递到室内.

对于辐射地板供暖供冷系统，其传热量的计算难点主要在于计算管外壁面与填充层外壁面之间的导热量.这主要是由于辐射地板中与管外壁接触的填充层部分形状比较复杂，温度及热流密度在二个坐标方向上都是变化的，如此采用分析法求解计算通常相当麻烦和困难.

随着建筑节能技术的不断发展，辐射供暖供冷系统热（冷）媒温度与室内温度相差较小，此时管外壁面与填充层外壁面表面温度可视为均匀分布的，即两者均可作为等温界面.如此管外壁面与填充层外壁面之间的导热量计算可以采用基于形状因子的半无限大物体与其平行的圆管排之间（如图2所示）导热计算公式[16]，其形状因子如式（1）所示.

基于上述分析，本文提出了基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型，其地板上表面传热量计算式如式（2）所示.

辐射地板填充层中的圆排管如图3所示，其填充层等效热阻可视为图2中所述热阻的2倍，因此其形状因子可如式（5）所示.

1.2 数值模拟计算模型

上节通过对辐射地板传热过程进行分析，提出了基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型.为了验证简化模型的合理性，本文将采用与数值模拟计算结果进行对比的方式.这主要是由于辐射地板传热量的数值模拟计算结果可信度较高，相关计算结果已被辐射供暖供冷标准采纳[13].

1.2.1 辐射地板物理模型

相对管间地板温差传热，忽略地板轴向的温差传热能得到足够的计算精度，辐射地板三维导热问题一般可以简化为二维导热问题，如图4所示.

1.2.2 辐射地板数学模型

假设各层材料为各向同性，互相紧密接触，忽略接触热阻，则描述该计算单元的二维稳态导热微分方程式如式（10）所示：

1.2.3 定解条件

1）单元对称边界

对每一个计算单元对称温度场边界有：

2）地板上表面边界条件

地板上表面以对流换热和辐射换热两种方式向房间传热，将对流换热系数和辐射换热系数综合成一个换热系数，如式（12）所示：

3）地板下表面边界条件

地板下表面也是以对流换热和辐射换热两种方式向房间传热，将对流换热系数和辐射换热系数综合成一个换热系数，如式（13）所示：

二维稳态导热微分方程组边界条件复杂，分析求解困难，一般都采用数值求解.HEAT2软件采用有限差分法求解二维稳态导热问题，具有计算精度较高、耗时较短等优点，目前已被辐射供暖供冷国际标准ISO 11855采用[13].因此，本文采用HEAT2软件对上述导热微分方程进行求解计算[17].

2 结果与分析

根据国际标准ISO 11855[13]，典型辐射地板供暖供冷系统结构及传热参数如表1所示.

为了将本文提出的基于形状因子的等效热阻模型与数值模拟计算模型及目前标准规范及手册中采用的模型计算结果进行对比分析，以下将分别采用数值模拟计算模型、ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算不同工况下辐射地板传热量.

2.1 辐射供暖传热量计算结果与分析

当管间距变化范围为50～250 mm，换热管上端填充层厚度变化范围为25～65 mm及热水平均温度变化范围为25～45 ℃时，不同辐射地板供暖传热量各计算方法的计算结果如表2～表4所示.

由表2知，当换热管上端填充层厚度为 45 mm，热水平均温度为35 ℃及管间距变化范围为50～250 mm时，管间距的变化对ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型结果影响较大，这些方法的计算结果与数值模拟计算结果的相对误差基本都超过5%，最大达到30%.而管间距的变化对基于形状因子的热阻模型计算结果影响较小，与数值模拟计算结果的相对误差最大不超过3%.

由表3可知，当管间距为150 mm，热水平均温度为35 ℃及换热管上端填充层厚度变化范围为25～65 mm时，换热管上端填充层厚度的变化对ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型结果影响较大，这些方法的计算结果与数值模拟计算结果的相对误差都超过5%，最大达到20%.而换热管上端填充层厚度的变化对基于形状因子的热阻模型计算结果影响较小，与数值模拟计算结果的相对误差最大不超过3%.

由表4可知，当管间距为150 mm、换热管上端填充层厚度为45 mm及热水平均温度变化范围为25～45 ℃时，热水平均温度的变化 对ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型结果影响较大，这些方法的计算结果与数值模拟计算结果的相对误差都超过5%，最大达到17%.而换热管上端填充层厚度的变化对基于形状因子的热阻模型及ISO标准幂函数计算模型计算结果影响较小，与数值模拟计算结果的相对误差最大不超过3%.

2.2 辐射地板供冷传热量计算结果与分析

当管间距变化范围为50～200 mm，换热管上端填充层厚度变化范围为15～55 mm及冷水平均温度变化范围为10～20 ℃时，不同辐射地板供冷传热量各计算方法的计算结果如表5～表7所示.

由表5知，当换热管上端填充层厚度为35 mm，冷水平均温度为15 ℃及管间距变化范围为50～200 mm时，管间距的变化对ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型结果影响较大，这些方法的计算结果与数值模拟计算结果的相对误差基本都超过5%，最大达到50%.而管间距的变化对基于形状因子的热阻模型计算结果影响较小，与数值模拟计算结果的相对误差最大不超过2%.

由表6可知，当管间距为100 mm，冷水平均温度为15 ℃及换热管上端填充层厚度变化范围为15～55 mm时，换热管上端填充层厚度的变化对ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型结果影响较大，这些方法的计算结果与数值模拟计算结果的相对误差都超过5%，最大达到80%.而换热管上端填充层厚度的变化对基于形状因子的热阻模型计算结果影响较小，与数值模拟计算结果的相对误差最大不超过2%.

由表7可知，当管间距等于100 mm，换热管上端填充层厚度等于35 mm及冷水平均温度变化范围为10～20 ℃时，冷水平均温度的变化对ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型结果影响较大，这些方法的计算结果与数值模拟计算结果的相对误差都超过5%，最大达到44%.而换热管上端填充层厚度的变化对基于形状因子的等效热阻模型及ISO标准幂函数计算模型计算结果影响较小，与数值模拟计算结果的相对误差最大不超过2%.

对比表2～4及表5～7可知，本文提出的基于形状因子的等效热阻模型在供冷工况下的计算误差明显小于供热工况.这主要是因为供冷工况相比供热工况，供水平均温度更接近于室内温度，导致管外壁面与填充层外壁面表面温度分布相对更均匀，与模型假设一致，因此模型计算误差相对较小.

根据本文的计算结果可得到本文提出的基于形状因子的等效热阻模型与其他简化模型的对比结果，如表8所示.

由表8可知，本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算精度较高，使用范围较广.一般而言，换热管上端填充层厚度均大于水管的半径，因此本文提出的基于形状因子的等效热阻模型可用于常规的辐射地板供暖供冷系统设计及运行调节.

本文提出的基于形状因子的等效热阻模型使用过程与其他简化模型基本一致.已知房间冷热负荷及供回水温度条件下，通过调整管间距及换热管上端填充层厚度等使设计的辐射地板供热供冷量等于或略大于房间冷热负荷，此时的管间距及换热管上端填充层厚度等即为辐射地板设计参数.

3 结 论

本文通过对辐射地板传热过程进行分析，提出了合理的基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型，并与标准手册中采用的模型计算结果进行对比分析，得到以下结论：

1）ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型的计算精度均较低；

2）本文提出的基于形状因子的等效热阻模型不仅计算精度较高，而且形式相对简单.

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