基于数据驱动与多物理场耦合的能量桩桥墩温控系统优化及节能评估

《Renewable Energy》：Data-driven and multi-physics coupling-based optimization and energy-saving assessment of bridge piers thermal control systems by energy piles

本文提出了一种基于数据驱动和多物理场耦合的能量桩（energy piles）温控优化策略，旨在解决高海拔地区桥墩因日照温差导致的混凝土开裂问题。研究通过全年监测发现太阳辐射强度是影响阴阳面温差的关键因素，结合热-力耦合模拟确定了14.7°C的临界温差阈值，并设计了动态运行策略。光伏（PV）系统仿真表明，该策略较固定策略年节能率达57%，夏季节能73%-88%，显著降低了光伏功率、组件面积和储能容量需求，为桥梁基础设施的智能温控与可持续维护提供了新方案。

　　

^Highlight

^方法学

基于能量桩的桥墩温控系统经济运行流程包括以下步骤：（1）通过数据驱动方式收集涵盖各类相关信息的数据，随后进行相关性分析和统计分析。（2）开发多物理场数值模型，接着考虑传热和力学等多个物理过程，进行数值分析和阈值分析。（3）

^{典型日假设与数学方法的确定}

图8(a)显示了桥墩阳面月极端和平均温度变幅。最大变幅呈现凹形季节趋势，从1月的33.4°C下降至6月的最低点15.9°C，随后在12月反弹至31.6°C。该模式反映了冬季相较于夏季具有更高的热变异性。最小变幅表现出不规则波动，表明其对瞬态天气条件的敏感性。平均...

^结论

本研究通过全年桥墩温度实测数据、多物理场耦合模拟技术和光伏储能系统优化，提出了一种数据驱动的、基于桥墩温控系统的能量桩动态运行策略，并验证了其节能效果与经济性。主要结论如下：

在探究温差变化规律方面，此项...