Ảnh hưởng của các thông số khí hậu đến sự phân bố nhiệt độ trong mặt đường bê tông nhựa

Bài viết Ảnh hưởng của các thông số khí hậu đến sự phân bố nhiệt độ trong mặt đường bê tông nhựa phân tích ảnh hưởng của các thông số khí hậu đến sự phân bố nhiệt độ trong mặt đường bê tông nhựa (BTN). Kết quả mô phỏng trên phần mềm ANSYS và so sánh với nhiệt độ quan trắc hiện trường cho thấy, phân bố nhiệt độ trong mặt đường BTN phụ thuộc các thông số khí hậu như bức xạ, nhiệt độ không khí, độ ẩm và tốc độ gió.

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 20, NO 10.2, 2022 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THƠNG SỐ KHÍ HẬU ĐẾN SỰ PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ TRONG MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG NHỰA EFFECTS OF CLIMATIC PARAMETERS ON THE TEMPERATURE DISTRIBUTION IN ASPHALT PAVEMENT Trần Thị Thu Thảo1*, Nguyễn Hồng Hải1, Nguyễn Quang Phúc2, Huỳnh Ngọc Hùng1, Phạm Ngọc Phương1 Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Giao thông Vận tải Tác giả liên hệ: ttthao@dut.udn.vn (Nhận bài: 03/7/2022; Chấp nhận đăng: 29/8/2022) * Tóm tắt - Bài báo phân tích ảnh hưởng thơng số khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa (BTN) Kết mô phần mềm ANSYS so sánh với nhiệt độ quan trắc trường cho thấy, phân bố nhiệt độ mặt đường BTN phụ thuộc thông số khí hậu xạ, nhiệt độ khơng khí, độ ẩm tốc độ gió Mơ với mơ hình tính tốn hệ số đối lưu (hc) tác giả Barber, Wang, Hermansson mơ hình nhóm nghiên cứu phát triển có xét đến ảnh hưởng độ ẩm Kết cho thấy, mơ hình sử dụng hệ số hc nhóm nghiên cứu có sai số giá trị nhiệt độ dự đoán nhiệt độ quan trắc thực nghiệm nhỏ tất độ sâu khảo sát Giá trị sai số RMSE dao động từ 0,84oC đến 1,50oC Mơ hình tính toán với ℎ𝑐 = + 3,7𝑈 + 0,8(𝑊 − 65) áp dụng tính tốn dự đốn phân bố nhiệt độ mặt đường BTN cho Đà Nẵng khu vực có khí hậu tương tự Abstract - The article analyzes the influence of climate parameters on the temperature distribution in asphalt concrete pavement The simulation results on the ANSYS software and the comparison with the experimental temperature observed show that, the temperature distribution in the asphalt pavement depends on the climatic parameters such as radiation, air temperature, humidity and wind speed Performing simulation calculations with cases of convection coefficients (hc) of authors Barber, Wang, Hermansson and the model developed by the research team taking into account the influence of humidity The results show that the model using the coefficient hc of the research team has the smallest error between the predicted temperature value and the experimentally observed temperature at all survey depths The RMSE error value ranges from 0.84oC to 1.50oC Calculation model with ℎ𝑐 = + 3.7𝑈 + 0.8(𝑊 − 65) can be applied to predict the temperature distribution in the asphalt concrete pavement for Danang and the area with similar climates Từ khóa - Mơ hình mơ số; mặt đường bê tơng nhựa; phần mềm ANSYS; liệu khí hậu; phân bố nhiệt độ Key words - The numerical simulation model; asphalt concrete; ANSYS software; climate data; temperature distribution Đặt vấn đề Bê tông nhựa (BTN) vật liệu sử dụng phổ biến làm lớp mặt đường xây dựng đường tơ, nhiên vật liệu tính chất đàn hồi-nhớt-dẻo nên cường độ ổn định cường độ mặt đường chịu ảnh hưởng nhiều nhiệt độ Dưới tác dụng tải trọng xe chạy, mặt đường thường xuất hư hỏng lún vệt bánh xe nhiệt độ mặt đường cao hay nứt nhiệt độ thấp [1], [2] Ngồi tính toán thiết kế mặt đường mềm, nhiệt độ tham số đầu vào quan trọng để xác định đặc trưng tính tốn (mơ đun đàn hồi) vật liệu mặt đường nói chung BTN nói riêng, đồng thời có ý nghĩa việc dự đốn điều kiện làm việc nứt trượt BTN [3] Nghiên cứu xác định phân bố nhiệt mặt đường BTN có ý nghĩa quan trọng, giúp người kỹ sư thiết kế lựa chọn vật liệu mặt đường xác định đặc trưng tính tốn vật liệu phù hợp với điều kiện làm việc mặt đường L.Sun [4], J.Chen cộng [5] cho rằng, phân bố nhiệt độ mặt đường phụ thuộc vào đặc tính nhiệt vật liệu lớp mặt đường điều kiện tự nhiên khí hậu khu vực xây dựng đường Nghiên cứu nhóm tác giả cho thấy, phân bố nhiệt độ mặt đường BTN phụ thuộc vào thông số nhiệt lý lớp vật liệu kết cấu mặt đường [4] Điều kiện khí hậu khu vực xây dựng đường khác Mỗi điều kiện khí hậu khác có ảnh hưởng đến phân bố nhiệt độ mặt đường khác Nghiên cứu Barber cộng [5], Wang cộng [6], Hermansson cộng [7], cho thấy hệ số đối lưu phụ thuộc tốc độ gió mức độ phụ thuộc có khác đáng kể Chưa có nhiều nghiên cứu Việt Nam liên quan đến xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu, để áp dụng điều kiện khí hậu thành phố Đà Nẵng nói riêng Việt Nam nói chung cần có nghiên cứu xác định hệ số cho phù hợp Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện khí hậu đến phân bố nhiệt độ lớp mặt đường BTN, đề xuất công thức xác định hệ số đối lưu phù hợp với điều kiện khí hậu thành phố Đà Nẵng khu vực có khí hậu tương tự Nghiên cứu phần nghiên cứu thực [4] Do vậy, kết cấu mặt đường mơ hình tính tốn, thơng số nhiệt lý vật liệu áp dụng tương tự Trong nghiên cứu [4], sử dụng điều kiện biên mặt đường nhiệt độ đo từ thực nghiệm, nghiên cứu điều kiện biên bề mặt mặt đường xác định thông qua phương trình cân dịng nhiệt đến bề mặt trình bày Mục 2.1 Kết cấu mặt đường nghiên cứu gồm lớp mặt bê tông nhựa chặt cở hạt 12,5 (BTNC 12,5) dày 13cm lớp móng cấp phối đá dăm Dmax31.5 gia cố xi măng 4% (CPĐD GCXM 4%) dày 15cm lớp móng cấp phối đá dăm loại Dmax 37,5 (CPĐD Dmax37,5) dày 15cm Các liệu khí hậu thu thập đài khí tượng thủy văn Trung Trung đặt đường Trưng Nữ Vương, thành phố Đà Nẵng với thời gian với thời gian quan The University of Danang - University of Science and Technology (Tran Thi Thu Thao, Nguyen Hong Hai, Huynh Ngoc Hung, Pham Ngoc Phuong) University of Transport and Communications (Nguyen Quang Phuc) Trần Thị Thu Thảo, Nguyễn Hồng Hải, Nguyễn Quang Phúc, Huỳnh Ngọc Hùng, Phạm Ngọc Phương trắc nhiệt độ mặt đường thực nghiệm Bài báo phân tích ảnh hưởng thơng số khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa chặt (BTNC) Mơ hình mơ số dự đốn phân bố nhiệt độ lớp BTNC phụ thuộc vào thơng số khí hậu xạ, nhiệt độ khơng khí, độ ẩm tốc độ gió độ sâu 2cm, 5cm, 7cm, 10cm 12cm cách bề mặt mặt đường xây dựng thông qua phần mềm ANSYS đối sánh với nhiệt độ quan trắc thực nghiệm ngồi trường Phân tích kết từ mơ hình mơ số sử dụng hệ số đối lưu từ nghiên cứu trước tiến hành xác định hệ số đối lưu phù hợp với điều kiện khí hậu khu vực Đà Nẵng Cơ sở lý thuyết mơ hình tính tốn phân bố nhiệt 2.1 Cơ sở lý thuyết truyền nhiệt Sự thay đổi nhiệt độ mặt đường thực chất trình vật lý tuân theo lý thuyết truyền nhiệt Các phương thức truyền nhiệt phổ biến bao gồm: Dẫn nhiệt, xạ đối lưu [8], [9] Dẫn nhiệt phương thức truyền nhiệt chiếm ưu kết cấu mặt đường Trong đó, bên bề mặt mặt đường diễn trình trao đổi nhiệt môi trường mặt đường thông qua phương thức xạ đối lưu (Hình 1) Việc quan trọng việc giải toán phân bố nhiệt mặt đường phải xác định điều kiện biên bề mặt mặt đường đáy kết cấu áo đường 𝜕𝑇(𝑧, 𝑡) (2)  | = 𝑞𝑛𝑠 − 𝑞𝑛𝑙 − 𝑞𝑐 𝜕𝑧 𝑧=0 Trong đó:  - Độ dẫn nhiệt (W/ (m.K); 𝑞𝑛𝑠 - xạ mặt trời mặt đường hấp thụ; 𝑞𝑛𝑙 - xạ sóng dài phát từ mặt đường; 𝑞𝑐 - dịng nhiệt đối lưu gây Theo (2), nhiệt độ mặt đường tính tốn xác định dòng nhiệt bề mặt mặt đường Dòng nhiệt xạ mặt trời xác định thông qua phương trình (3): 𝑞𝑛𝑠 = (1 − 𝛼)𝑞𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 (3) Trong đó, qsolar dịng xạ tới mặt trời  hệ số albedo Dòng nhiệt xạ sóng dài từ mơi trường xung quanh xác định theo phương trình (4): 4 𝑞𝑛𝑙 = 𝜀𝜎(𝑇𝑠𝐾 − 𝑇∞𝐾 ) (4) Trong đó, 𝜀 hệ số phát xạ mặt đường;  = 5.67 10−8 Wm-2K-4 số Stenfan-Bolzman; 4 𝑇𝑠𝐾 nhiệt độ bề mặt mặt đường 𝑇∞𝐾 nhiệt độ mơi trường quanh bề mặt mặt đường Dịng nhiệt đối lưu xác định theo phương trình (5) 𝑞𝑐 = ℎ𝑐 (𝑇𝑠𝐾 − 𝑇∞𝐾 ) (5) Trong đó: hc hệ số tỏa nhiệt đối lưu Hình Minh họa truyền nhiệt hệ thống môi trường mặt đường [4] Kết cấu mặt đường ô tô có kích thước theo phương ngang phương dọc lớn nhiều so với chiều sâu nên truyền nhiệt kết cấu mặt đường xem “truyền nhiệt chiều” [8], [10] Phương trình truyền nhiệt chiều cho kết cấu mặt đường viết dạng sau:  𝜕 T(𝑧, 𝑡) 𝜕T(𝑧, 𝑡) (1)  c 𝜕𝑡 Trong đó, 𝑇(𝑧, 𝑡) - trường nhiệt độ độ sâu z theo thời gian t (0C); 𝑧 - tọa độ theo chiều sâu lớp mặt đường (m); 𝑡 - thời gian (s);  - độ dẫn nhiệt (Wm-1K-1); - khối lượng riêng (kgm-3); 𝑐 - nhiệt dung riêng (J kg-1K-1) 𝜕𝑧 = Tại đáy kết cấu áo đường, theo nghiên cứu Minhoto cộng [11], biên đoạn nhiệt xác định độ sâu 2m lớp đất 2.2 Mơ hình tính tốn phân bố nhiệt theo phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm ANSYS Để mô truyền nhiệt kết cấu, nghiên cứu sử dụng phần mềm ANSYS ACADEMIC STUDENT_2021 R2 [12] Bài toán truyền nhiệt kết cấu mặt đường tốn truyền nhiệt chiều có nhiệt độ thay đổi theo thời gian, với điều kiện biên thể lấy sau: - Tại mặt đường: lấy theo phương trình cân nhiệt (2); - Biên đáy đoạn nhiệt: Lấy độ sâu 2m lớp đất (theo [11]); - Biên xung quanh biên đoạn nhiệt dựa giả định toán truyền nhiệt chiều không ổn định theo thời gian Mơ hình mơ lớp vật liệu tương tự kết cấu mặt đường nhóm tác giả thực mơ hình thực nghiệm trường [4] gồm: Lớp mặt BTNC 12,5 dày 13cm, lớp móng CPĐD GCXM 4% dày 15cm, lớp móng CPĐD Dmax37,5 dày 15cm đất cát 2m (Hình 1) Các lớp vật liệu chia lưới với bề dày 1cm theo chiều sâu để vừa đảm bảo đủ độ xác [11], [13], vừa phù hợp với việc lấy liệu quan trắc độ sâu mơ hình thực nghiệm Thơng số nhiệt lý lớp vật liệu sử dụng mơ hình tính tốn giá trị thí nghiệm thực phịng thí nghiệm khoảng nhiệt độ khác [4] Nhiệt độ ban đầu lớp vật liệu mặt đường lấy theo nhiệt độ quan trắc thực nghiệm ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 20, NO 10.2, 2022 Hình minh họa kết mô phân bố nhiệt kết cấu mặt đường phần mềm ANSYS mốc thời gian muốn khảo sát phân bố nhiệt độ bề mặt mặt đường tốc độ gió lớn làm tăng hệ số tỏa nhiệt đối lưu mặt đường thoát nhiệt nhanh giúp cho nhiệt độ mặt đường thấp Tuy nhiên, ảnh hưởng độ ẩm nhiệt độ khơng khí,… diễn biến tốc độ gió ngày có xu hướng ngược với mức ý nghĩa đóng góp cho q trình phân bố nhiệt mặt đường BTN Nhận thấy, với điều kiện khí hậu khu vực Đà Nẵng thơng số độ ẩm tốc độ gió có ảnh hưởng đến q trình tỏa nhiệt mặt đường Vì thế, xác định hệ số đối lưu nên cân nhắc ảnh hưởng đồng thời thơng số khí hậu Hình Biểu đồ tương quan tốc độ gió độ ẩm Hình Mơ hình số phân bố nhiệt độ kết cấu mặt đường ANSYS 2.3 Mơ hình thực nghiệm Được thi cơng vị trí gần khu G Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng Vị trí chọn đảm bảo điều kiện thống đãng, khơng bị ảnh hưởng bóng râm, điều kiện hứng nắng lý tưởng Đoạn thi cơng có diện tích 2m × 2m, kết cấu Hình Cảm biến đặt vị trí bên bê tơng nhựa có độ sâu so với mặt đường 2cm, 5cm, 7cm, 10cm, 12cm Kết số liệu thực nghiệm lấy theo nghiên cứu Trần Thị Thu Thảo cộng [14] Hình Biểu đồ tương quan nhiệt độ khơng khí cường độ xạ mặt trời với nhiệt độ bề mặt BTN Ảnh hưởng thơng số khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường BTN 3.1 Số liệu khí hậu thu thập trạm khí tượng Thời gian thu thập liệu khí hậu Đà Nẵng từ ngày 26/09/2020 đến ngày 30/09/2020 trùng với thời gian thu thập liệu nhiệt độ mặt đường BTN Hình thể kết liệu khí hậu theo Đà Nẵng đài khí tượng thủy văn khu vực Trung Trung địa 660 Trưng Nữ Vương Đây trạm khí tượng gần với khu vực mơ hình thực nghiệm quan trắc nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa (khoảng cách theo đường chim bay gần 7km) Theo nghiên cứu [15] khoảng cách tối đa cho phép xét ảnh hưởng khí hậu nhiệt độ mặt đường khơng q 8km Vì vậy, liệu khí hậu từ trạm khí tượng phù hợp để xét ảnh hưởng đến phân bố nhiệt độ mặt đường khu vực trường nghiên cứu Hình cho thấy, độ ẩm tốc độ gió có quan hệ tỷ lệ nghịch, giá trị độ ẩm dao động gần giống biểu đồ hình sin, đạt giá trị cực đại vào khoảng sáng giá trị cực tiểu vào khoảng 13 Trong tốc độ gió đạt giá trị cao vào 13h giá trị thấp trùng vào thời điểm độ ẩm có giá trị cao Nếu xét theo ý nghĩa đóng góp vào trình Hình cho thấy, giá trị nhiệt độ khơng khí cường độ xạ mặt trời có quan hệ tỉ lệ thuận với giá trị nhiệt độ bề mặt mặt đường BTN Tuy nhiên, thời điểm nhiệt độ đạt giá trị cực đại nhiệt độ bề mặt BTN trễ so với nhiệt độ khơng khí cường độ xạ mặt trời khoảng Tại thời điểm nhiệt độ đạt cực trị, giá trị nhiệt độ bề mặt mặt đường BTN cao nhiệt độ khơng khí khoảng 25oC Điều cho thấy, có đóng góp lớn cường độ xạ mặt trời vào trình tăng nhiệt mặt đường bê tông nhựa Vào ban đêm khơng có xuất cường độ xạ mặt trời nhiệt độ bề mặt đường khơng khí chênh khơng đáng kể (khoảng 5oC) 3.2 Ảnh hưởng thơng số khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường BTN Trong nghiên cứu thông số cường độ xạ mặt trời, nhiệt độ khơng khí, độ ẩm tốc độ gió lấy từ liệu đo thực nghiệm trạm khí tượng Hệ số albedo  lấy theo số liệu chương trình thiết kế mặt đường dài hạn MERRA2 đặt Sân bay Đà Nẵng (mã trạm 116814) [16], thời gian lấy số liệu trùng thời gian quan trắc nhiệt độ mặt đường thực nghiệm Riêng hệ số đối lưu có nhiều phương trình tính tốn nghiên cứu Trần Thị Thu Thảo, Nguyễn Hồng Hải, Nguyễn Quang Phúc, Huỳnh Ngọc Hùng, Phạm Ngọc Phương phát triển tùy vào khu vực nghiên cứu Do cần kiểm chứng phù hợp với khí hậu khu vực nghiên cứu từ phát triển phương trình xác định hệ số đối lưu hc để kết mơ dự đốn nhiệt độ mặt đường BTN cho khu vực nghiên cứu có độ xác cao Có trường hợp mơ số nghiên cứu với hệ số đối lưu ℎ𝑐 khác thể Bảng Để dễ so sánh đánh giá tính phù hợp hệ số đối lưu với phân bố nhiệt độ mặt đường khu vực nghiên cứu, tất mơ hình khác công thức xác định hệ số đối lưu, cịn lại giống từ cách tạo mơ hình mơ đến giá trị thông số đầu vào nhiệt độ gần với giá trị nhiệt độ đo trường Do vậy, kiến nghị sử dụng công thức (6) để xác định hệ số đối lưu cho khu vực Đà Nẵng khu vực có khí hậu tương tự ℎ𝑐 = + 3,7𝑈 + 0,8(𝑊 − 65) (6) Bảng Tổng hợp công thức xác định hệ số đối lưu từ nghiên cứu trước Phương trình tính toán ℎ𝑐 = 5,678(1,3 + 1,135𝑈 0.75 ) Nghiên cứu Barber [5] ℎ𝑐 = + 3,7𝑈 Wang et al [6] ℎ𝑐 = 698,24[0,00144𝑇𝑚0,3𝑈 0,7 + 0,00097(𝑇𝑠 − 𝑇𝑎𝑖𝑟 )0,3] Hermansson [7] Trong đó: hc hệ số tỏa nhiệt đối lưu, W/m2K; 𝑈 tốc độ gió, m/s; 𝑇𝑚 nhiệt độ trung bình bề mặt mặt đường (Ts) nhiệt độ khơng khí (Tair), K 𝑊 Độ ẩm, % Hình đến thể diễn biến thay đổi nhiệt độ độ sâu 2cm, 5cm, 7cm, 10cm, 12cm lớp mặt BTN nhiệt độ quan trắc thực tế giá trị nhiệt độ dự đốn theo phương trình hệ số đối lưu ℎ𝑐 khác Kết mô cho thấy, với ℎ𝑐 theo nghiên cứu Barber cho thấy biên độ dao động nhiệt độ BTN tất độ sâu khảo sát nhỏ biên độ dao động nhiệt độ đo thực nghiệm (giá trị đạt nhiệt độ cao bé giá trị đạt nhiệt độ thấp lại cao nhiệt độ đo thực nghiệm) Kết theo ℎ𝑐 nghiên cứu Hermansson cho thấy, nhiệt độ dự đốn có kết cao nhiệt độ đo thực nghiệm tất thời gian độ sâu quan sát Nhiệt độ dự đoán với ℎ𝑐 theo nghiên cứu Wang cho thấy, nhiệt độ vào thời điểm ban ngày (6h đến 17h) có giá trị tương đồng với kết nhiệt độ đo thực nghiệm tất vị trí độ sâu quan sát vào buổi tối (0h đến 5h 18h đến 23h), nhiệt độ dự đoán lại cao nhiệt độ đo thực tế Từ trường hợp mô với ℎ𝑐 khác cho thấy, với điều kiện khí hậu Đà Nẵng ℎ𝑐 lấy theo nghiên cứu Wang vào ban ngày cho kết phù hợp cần hiệu chỉnh lại ℎ𝑐 cho thời điểm ban đêm Như phân tích mục 3.1, khí hậu Đà Nẵng vào ban đêm tốc độ gió thấp ban ngày ngược lại độ ẩm cao Mà độ ẩm biến khí hậu có liên quan đến vấn đề giảm nhiệt cho mặt đường nên cần xem xét đưa biến độ ẩm vào phương trình xác định hệ số đối lưu Từ phân tích trên, nghiên cứu phát triển phương trình xác định ℎ𝑐 sở phương trình Wang đưa thêm biến độ ẩm (W) vào cở sở giữ ℎ𝑐 tương tự nghiên cứu Wang vào ban ngày tăng ℎ𝑐 vào thời điểm ban đêm để tỏa nhiệt nhanh Hình cho thấy, vào ban ngày giá trị độ ẩm dao động quanh giá trị 65% nên vào ban ngày biểu thức (W-65) = Do vậy, xem độ ẩm khơng ảnh hưởng, cịn vào ban đêm trị số độ ẩm >65% nên biểu thức giúp hệ số đối lưu tăng lên Tiếp đó, dùng phần mềm ANSYS mơ để chọn giá trị hệ số thích hợp kèm với biểu thức (W-65) Sau lần mô nghiên cứu chọn hệ số 0,8 kèm với biểu thức (W-65) cho kết mô Hình Biểu đồ nhiệt độ quan trắc nhiệt độ trường hợp mô với hc khác độ sâu 2cm Hình Biểu đồ nhiệt độ quan trắc nhiệt độ trường hợp mô với hc khác độ sâu 5cm Hình Biểu đồ nhiệt độ quan trắc nhiệt độ trường hợp mô với hc khác độ sâu 7cm Hình Biểu đồ nhiệt độ quan trắc nhiệt độ trường hợp mô với hc khác độ sâu 10cm Kết mô từ ANSYS (Hình đến Hình 9) tính tốn sai số bình phương trung bình Bảng cho thấy sử dụng giá trị đối lưu xác định theo công thức (6) (trường hợp Developed) cho kết sai số nhiệt độ tính tốn mơ ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 20, NO 10.2, 2022 (dự đoán) giá trị nhiệt độ quan trắc thực nghiệm nhỏ (xem Bảng 2) Giá trị sai số bình phương trung bình RMSE dao động phạm vi từ 0,84 oC (ở độ sâu 10cm) đến 1,50oC (ở độ sâu 2cm) Sai số nhiệt độ tính tốn mơ mơ hình đề xuất (cơng thức 6) với giá trị nhiệt độ quan trắc thực nghiệm nhỏ so với mơ hình tính tốn (Bảng 1) tất độ sâu quan trắc Hình Biểu đồ nhiệt độ quan trắc nhiệt độ trường hợp mô với hc khác độ sâu 12cm Bảng Sai số RMSE nhiệt quan trắc thực nghiệm nhiệt độ dự đốn từ mơ hình mô với h c khác Độ sâu (cm) 10 12 Sai số RMSE nhiệt quan trắc thực nghiệm nhiệt độ dự đoán từ mơ hình mơ với hc khác (oC) Barber Wang et al Hermansson Developed 2,12 3,12 4,89 1,50 1,56 2,51 4,23 1,02 1,33 2,07 3,71 0,90 1,18 2,18 3,81 0,84 1,18 2,38 3,99 1,00 Để so sánh kết phân tích từ mơ hình số kết quan trắc từ mơ hình thực nghiệm, tiến hành tính tốn sai số bình phương trung bình (Root Mean Squared Error RMSE) theo công thức (7): ∗ ∑𝑛 𝑖=1(𝑦𝑖 −𝑦𝑖 ) 𝑅𝑀𝑆E = √ 𝑛 (7) mặt đường BTN, mơ hình tính tốn hệ số tỏa nhiệt đối lưu ℎ𝑐 = + 3,7𝑈 + 0,8(𝑊 − 65) đề xuất Kết mô cho thấy, phân bố nhiệt mặt đường BTN sử dụng mơ hình đề xuất phù hợp với phân bố nhiệt độ quan trắc thực nghiệm, áp dụng dự báo phân bố nhiệt cho mặt đường BTN khu vực Đà Nẵng vùng khí hậu tương tự Phương trình xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu khuyến nghị sử dụng cho mùa nắng nóng Nghiên cứu xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu cho mùa lạnh tiếp tục thực Lời cảm ơn - Trần Thị Thu Thảo tài trợ Nhà tài trợ thuộc Tập đoàn Vingroup hỗ trợ Chương trình học bổng thạc sĩ, tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata), mã số VINIF.2021.TS.102 - Nghiên cứu tài trợ Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng đề tài có mã số B2021-DN02-05 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] Trong đó, yi nhiệt độ xác định mơ hình mơ thời điểm ti; yi* nhiệt độ mơ hình quan trắc thực nghiệm thời điểm ti Kết luận Bài báo phân tích ảnh hưởng biến khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường BTN Kết phân tích ảnh hưởng độ ẩm đến trình tỏa nhiệt mặt đường làm sở để đưa biến số vào công thức xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu biến tốc độ gió số nghiên cứu trước, giúp q trình dự đốn phân bố nhiệt độ xác Mơ hình mơ số dự đốn nhiệt độ theo độ sâu mặt đường BTN phụ thuộc vào điều kiện khí hậu xây dựng Từ kết mô trường hợp hệ số tỏa nhiệt đối lưu khác nhau, cho thấy trường hợp mô với hệ số tỏa nhiệt đối lưu phát triển nghiên cứu cho kết khả quan với sai số RMSE = (0,84 ÷ 1,50)oC tùy độ sâu Để xét ảnh hưởng độ ẩm đến phân bố nhiệt độ [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] N Tapsoba, H Baaj, C Sauzéat, H Di Benedetto, and M Ech, “3D Analysis and Modelling of Thermal Stress Restrained Specimen Test (TSRST) on Asphalt Mixes with RAP and Roofing Shingles”, Constr Build Mater., vol 120, pp 393–402, 2016, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.05.092 A Hassn, A Chiarelli, A Dawson, and A Garcia, “Thermal properties of asphalt pavements under dry and wet conditions”, Mater Des., vol 91, pp 432–439, 2016, doi: 10.1016/j.matdes.2015.11.116 AASHTO 2008, “Mechanistic-Empirical Pavement Design Guide”, Natl Coop Highw Res Progr Transp Board Natl Res Counc., p 194, 2008 Nguyễn Hồng Hải*, Trần Thị Thu Thảo, Hồng Văn Tỉnh, Tơn Thất Bảo Nam, Hồng Ngọc Hùng “Phân bố nhiệt độ mặt đường bê tơng nhưa: Thực nghiệm mơ số”, Tạp chí Khoa học Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol Vol 20, N, pp 50–55, 2022 E S Barber, “Calculation of maximum pavement temperatures from weather reports”, Highw Res Board, vol 168, no 3, pp 1–8, 1957 Dong Wang, Jeffery R Roesler, P.E., “Analytical Approach to Predicting Temperature Fields in Multi-Layered Pavement Systems”, Journal of Engineering Mechanics, 135 (4): 334-344, 2009 Å Hermansson, “Mathematical Model for Calculation of Pavement Temperatures”, Transp Res Rec., vol 1764, no Paper No 01-3543, pp 180–188, 2001 Trịnh Văn Quang, Cơ sở Truyền nhiệt, TP Hồ Chí Minh, 2016 D Annaratone, Engineering Heat Transfer Springer-Verlag, 2010 M R Islam and R A Tarefder, “Determining thermal properties of asphalt concrete using field data and laboratory testing”, Constr Build Mater., vol 67, no PART B, pp 297–306, 2014, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.03.040 M J C Minhoto, J C Pais, P A A Pereira, and L G Picadosantos, “Predicting Asphalt Pavement Temperature with a ThreeDimensional Finite Element Method”, Transp Res Rec., vol 1919, no 1919, pp 96–110, 2005 ANSYS ACADEMIC STUDENT, “https://www.ansys.com/ academic/students/ansys-student”, 2021 M Z Alavi, M R Pouranian, and E Y Hajj, “Prediction of asphalt pavement temperature profile with finite control volume method”, Transp Res Rec., vol 2456, no 2456, pp 96–106, 2014, doi: 10.3141/2456-10 T Thao T T Tran, Hai H Nguyen, Phuc Q Nguyen, Teron Nguyen, Phuong N Pham, and Viet T Tran, "Developing Statistical Models to Predict Temperature Distribution in Asphalt Concrete in Danang City" Springer Singapore doi: 10.1007/978-981-16-7160-9 I Adwan et al., “Asphalt pavement temperature prediction models: A review”, Appl Sci., vol 11, no 9, pp 1–19, 2021, doi: 10.3390/app11093794 Long-Term Pavement Performance (LTPP), https://infopave.fhwa.dot.gov/ Data/ClimateTool?mode=country, 2020  ... Phương trắc nhiệt độ mặt đường thực nghiệm Bài báo phân tích ảnh hưởng thơng số khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa chặt (BTNC) Mơ hình mơ số dự đốn phân bố nhiệt độ lớp BTNC... cường độ xạ mặt trời nhiệt độ bề mặt đường khơng khí chênh khơng đáng kể (khoảng 5oC) 3.2 Ảnh hưởng thơng số khí hậu đến phân bố nhiệt độ mặt đường BTN Trong nghiên cứu thông số cường độ xạ mặt. .. sát phân bố nhiệt độ bề mặt mặt đường tốc độ gió lớn làm tăng hệ số tỏa nhiệt đối lưu mặt đường thoát nhiệt nhanh giúp cho nhiệt độ mặt đường thấp Tuy nhiên, ảnh hưởng độ ẩm nhiệt độ khơng khí, …