大型地埋管群地源热泵三维传热-渗流耦合模拟

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作者 王洋 张丰收 +1 位作者 鲁克文 孙婉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期302-310,共9页

为确定地下水渗流对大尺度、多分支埋管集群地源热泵系统换热区温度场和换热特性的影响,基于上海天文馆880个地埋管地源热泵场地,建立考虑地下水渗流和地质分层的三维传热-渗流耦合模型,并利用现场热响应试验对模型进行验证。结果表明:... 为确定地下水渗流对大尺度、多分支埋管集群地源热泵系统换热区温度场和换热特性的影响,基于上海天文馆880个地埋管地源热泵场地,建立考虑地下水渗流和地质分层的三维传热-渗流耦合模型,并利用现场热响应试验对模型进行验证。结果表明:渗流作用引起管群内和支管群之间沿地下水流动方向发生温度干扰,89.5~120.3 m埋深范围内的温度干扰现象相对明显;地下水渗流有利于提高管群的换热总量,缩小夏季和冬季工况的换热量差距;换热量增加百分比随水力梯度的增加而增大,两者呈对数函数关系,当水力梯度大于0.005时,换热量增加百分比趋于平稳。 展开更多

关键词 地热能 地源热泵 地下水渗流 大型管群 数值模拟

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密集型桩埋换热器管群周围土壤换热特性的数值模拟 被引量：24

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作者 赵军 王华军 《暖通空调》 北大核心 2006年第2期11-14,共4页

以一实际地源热泵系统为例,在全年逐时负荷计算的基础上,对大面积密集型桩埋换热器管群周围土壤的换热特性进行了数值模拟。提出了土壤换热中热屏障的概念,并分析了热屏障的形成原因及其特性,即形状不规则、动态变化和危害性。长期运行... 以一实际地源热泵系统为例,在全年逐时负荷计算的基础上,对大面积密集型桩埋换热器管群周围土壤的换热特性进行了数值模拟。提出了土壤换热中热屏障的概念,并分析了热屏障的形成原因及其特性,即形状不规则、动态变化和危害性。长期运行中,热屏障带的温度增长速率要高于土壤平均温度的增长,建议从负荷平衡和热屏障两个角度进行分析,以保证地源热泵系统稳定可靠的运行。 展开更多

关键词 地源热泵 埋地换热器 管群特性 热屏障 数值模拟

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基于渗流有限长线热源地埋管管群换热分析与优化 被引量：3

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作者 李永 茅靳丰 +2 位作者 耿世彬 张华 韩旭 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1287-1293,共7页

地下水运动对地埋管换热器具有重要的影响,通过对比分析渗流无限长与有限长线热源模型,指出考虑轴向传热的有限长线热源更为合理。基于温度场的叠加原理,建立渗流有限长线热源的管群换热模型,并通过耦合管内流体流动,构建管群换热的优... 地下水运动对地埋管换热器具有重要的影响,通过对比分析渗流无限长与有限长线热源模型,指出考虑轴向传热的有限长线热源更为合理。基于温度场的叠加原理,建立渗流有限长线热源的管群换热模型,并通过耦合管内流体流动,构建管群换热的优化模型。采用位置布置优化措施后,18孔梅花布置比16孔正方形布置的面积利用率提高12.5%,承担相同的负荷其系统的COP值提高7%-10%;16孔管群采用负荷分配优化策略后,其管群的土壤温度场不平衡率大大降低,管群平均温度约降低7.6%,COP提高约10%。 展开更多

关键词 渗流有限长线热源模型 地埋管 管群优化 温度场

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移动列车作用下大直径顶管群和路基的动力变形和应力 被引量：4

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作者 朱庆华 张峰 +2 位作者 邵勇 何勇 秦忠国 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2020年第11期96-101,共6页

大直径顶管下穿重要铁路干线时,路基的承载力和动力特性必将发生改变,铁路部门要求列车运行时顶管上方竖向动位移与顶管施工前相比变化量≤5 mm。对列车驶过顶管群上方铁路的过程进行了数值模拟,给出路基瞬时竖向位移和顶管附加动应力... 大直径顶管下穿重要铁路干线时,路基的承载力和动力特性必将发生改变,铁路部门要求列车运行时顶管上方竖向动位移与顶管施工前相比变化量≤5 mm。对列车驶过顶管群上方铁路的过程进行了数值模拟,给出路基瞬时竖向位移和顶管附加动应力等结果。采用三维有限元Newmark动力时程分析法和seed等效线性法模拟路基的振动软化,按照实际工程考虑6根直径4.7 m的顶管群下穿京沪铁路,计算列车速度分别为100,200 km/h。计算结果表明,在管道埋深12 m时,路基最大竖向动位移增加1.3 mm,顶管受到的附加拉(压)动应力为0.14 MPa左右,顶管群对铁路运行的影响在容许范围内。 展开更多

关键词 铁路地基振动 顶管群 等效线性法 有限元法 时程分析

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均摊恒定热流法对埋地管群土壤温度场的分析 被引量：2

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作者 贾智强 李科群 +1 位作者 孙浩琳 汪春宇 《建筑节能》 CAS 2014年第11期31-35,共5页

结合工程实例,在对长期运行、有热堆积问题的埋地管群换热器进行数值分析的过程中,提出处理埋地管群壁面边界条件的新方法——均摊恒定热流法,并用此方法分析了热堆积问题下土壤温度场的变化,验证这种方法的合理性。分析了热堆积问题对... 结合工程实例,在对长期运行、有热堆积问题的埋地管群换热器进行数值分析的过程中,提出处理埋地管群壁面边界条件的新方法——均摊恒定热流法,并用此方法分析了热堆积问题下土壤温度场的变化,验证这种方法的合理性。分析了热堆积问题对埋地管群换热器运行带来的恶劣影响,并用均摊恒定热流法分析增设室外冷却塔的可行性。 展开更多

关键词 土壤源热泵 埋地管群 热堆积 均摊恒定热流法 数值分析 土壤温度场

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钻孔间距和布置形式对地埋管管群传热影响的研究 被引量：27

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作者 余斌 王沣浩 颜亮 《制冷与空调》 2010年第5期31-34,30,共5页

建立地源热泵管群传热模型,通过数值模拟方法研究钻孔间距和布置形式对管群传热的影响。研究结果表明:钻孔间距增大能够明显减缓管群区域热效率的衰减,叉排布置比顺排布置更优;对于给定数量和钻孔间距的管群,其钻孔布置区域的周长与面... 建立地源热泵管群传热模型,通过数值模拟方法研究钻孔间距和布置形式对管群传热的影响。研究结果表明:钻孔间距增大能够明显减缓管群区域热效率的衰减,叉排布置比顺排布置更优;对于给定数量和钻孔间距的管群,其钻孔布置区域的周长与面积比越大,整个地埋管换热器的效率也就越高。研究结果对于地源热泵地埋管管群的优化设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 地源热泵 管群 钻孔间距 布置形式 传热

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地源热泵垂直U型管群换热特性及布置优化研究

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作者 蒙颖 张永浩 《四川兵工学报》 CAS 2015年第6期141-145,共5页

在采用热电阻对U型埋管管井进行温度监测的基础上,对U型管群所作用内部和周边管井周围土壤的二维温度场和三维温度场进行了数值模拟。在管群既有取热又有排热的双季运行工况下,着重考虑地下水渗流对U型管群换热的影响,分析管井监测面的... 在采用热电阻对U型埋管管井进行温度监测的基础上,对U型管群所作用内部和周边管井周围土壤的二维温度场和三维温度场进行了数值模拟。在管群既有取热又有排热的双季运行工况下,着重考虑地下水渗流对U型管群换热的影响,分析管井监测面的温升以及内部管井、周边管井的换热效率和温度变化率,并基于地下水渗流,对管群布置进行了优化。 展开更多

关键词 垂直U型管群 温度场 数值模拟 渗流 管群优化

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地下水渗流对地埋管管群周围土壤温度的影响 被引量：4

8

作者 高月芬 杨孟亮 杭阳 《区域供热》 2021年第4期71-77,94,共8页

地下水渗流能够增强地埋管与土壤之间的换热,为研究地下水渗流对土壤温度的影响,建立二维热渗耦合传热模型。通过数值模拟的方法研究了渗流速度、管群布置形式、渗流方向对地埋管周围土壤温度的影响。研究结果表明:1)地下水渗流能够使... 地下水渗流能够增强地埋管与土壤之间的换热,为研究地下水渗流对土壤温度的影响,建立二维热渗耦合传热模型。通过数值模拟的方法研究了渗流速度、管群布置形式、渗流方向对地埋管周围土壤温度的影响。研究结果表明:1)地下水渗流能够使沿着渗流方向的热量拉伸和垂直于渗流方向的热量压缩,且不同渗流速度对其影响程度是不同的;2)存在渗流时,形式2中土壤温度比形式1低,说明减少沿着渗流方向的布管有利于地埋管与土壤之间的换热;3)渗流方向角在52.5°时地埋管周围的土壤平均温度最低,表明此时地埋管与土壤之间的换热效果最好。 展开更多

关键词 地埋管 换热 地下水 渗流:速度 方向 管群布置

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浅埋矩形顶管群密贴施工的顶推力分析研究 被引量：8

9

作者 贺善宁 豆小天 +3 位作者 赵李勇 崔现慧 王晋波 宝青峰 《隧道建设（中英文）》 北大核心 2019年第3期383-390,共8页

为明确矩形顶管群密贴施工中顶管顶推力的发展规律与影响因素,以圆形顶管顶推力计算理论为基础,依托实际的试验工程背景,分7个工况分别进行顶推力的统计分析。通过多工况理论估算与实测数据对比,验证管顶推力的实测值与理论值在规律上... 为明确矩形顶管群密贴施工中顶管顶推力的发展规律与影响因素,以圆形顶管顶推力计算理论为基础,依托实际的试验工程背景,分7个工况分别进行顶推力的统计分析。通过多工况理论估算与实测数据对比,验证管顶推力的实测值与理论值在规律上的一致性,同时得出该理论值较实测值偏小的结论。针对试验工程中出现的减摩失效、顶管背土、姿态异常等问题展开研究,通过对比分析不同工况实测顶推力发展规律,最终得出:就本工程而言,减摩泥浆的减摩效果明显,顶推力减小约38.2%;顶管背土与顶管姿态对顶推力具有较大的负面影响,其中,顶管背土导致每节顶推力增加约16.7%,顶管姿态异常引起顶推力额外增加17.8节的理论推力。 展开更多

关键词 浅埋矩形顶管群 顶推力 减摩泥浆 顶管背土 姿态异常

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热渗耦合下的地埋管换热器管群排列方法研究 被引量：4

10

作者 杨刚杰 郭民 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第8期1182-1187,共6页

为了确定地源热泵工程中地埋管换热器管群的最优排列方法和管间距,建立了热渗耦合下的地埋管换热器管群三维传热模型。利用Fluent软件通过数值方法模拟了不同排列方法、不同管间距下的换热器出水口温度,着重研究了存在地下水渗流时管群... 为了确定地源热泵工程中地埋管换热器管群的最优排列方法和管间距,建立了热渗耦合下的地埋管换热器管群三维传热模型。利用Fluent软件通过数值方法模拟了不同排列方法、不同管间距下的换热器出水口温度,着重研究了存在地下水渗流时管群排列方法对换热能力的影响,并且提出了管群单位面积换热量这一评价指标。研究结果表明,叉排管群的换热能力要高于顺排管群,地下水的渗流作用使之更加明显。无论是叉排还是顺排,管群的换热能力都和地下水渗流方向密切相关。 展开更多

关键词 地埋管换热器 管群 地下水渗流 顺排 叉排

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并肩排列深海立管群涡激振动试验研究 被引量：3

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作者 冯丽苹 李朋 +5 位作者 姜振兴 王淑玲 王峥 陈鑫 王飞 李效民 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第4期38-48,共11页

在波流联合水槽进行均匀流下5立管群涡激振动试验。立管模型长2.0 m,外流流速范围0.1~0.6 m/s。试验采用5根立管并肩排列,相邻立管以4倍立管直径等间距布置,分析管群的无量纲位移、主导频率、位移轨迹等动力响应,探索耦合干涉效应下并... 在波流联合水槽进行均匀流下5立管群涡激振动试验。立管模型长2.0 m,外流流速范围0.1~0.6 m/s。试验采用5根立管并肩排列,相邻立管以4倍立管直径等间距布置,分析管群的无量纲位移、主导频率、位移轨迹等动力响应,探索耦合干涉效应下并肩排列立管群的涡激振动规律。研究表明:锁振区间内立管横向振动相互制约,位移相近,但管群在顺流向提前跳出锁振区间;通过干涉率量化干扰程度,发现干涉效应对5管群边管顺流向影响较小,干涉效应主要集中在中间3管,5管群表现出杂乱的“8”字型轨迹,但高约化速度下,受干涉效应影响,立管发生强烈振动,位移轨迹由“8”字型转变为“1”字型。 展开更多

关键词 立管群 涡激振动 并肩布置 管间流体 干涉效应

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深水钻井隔水管-生产立管群干涉振动分析 被引量：2

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作者 田得强 李中 +4 位作者 许亮斌 盛磊祥 樊洪海 李朝玮 王金龙 《石油机械》 北大核心 2022年第7期63-71,共9页

当波浪、洋流流经钻井隔水管或生产立管时,管体和附近的流体会发生强烈的相互干涉作用,使其振动特征远比单管或者双管情况更为复杂。目前针对大雷诺数条件下,实尺寸钻井隔水管和生产立管群之间双自由度耦合干涉振动问题的研究还未见相... 当波浪、洋流流经钻井隔水管或生产立管时,管体和附近的流体会发生强烈的相互干涉作用,使其振动特征远比单管或者双管情况更为复杂。目前针对大雷诺数条件下,实尺寸钻井隔水管和生产立管群之间双自由度耦合干涉振动问题的研究还未见相关报道。为此,利用ANSYS-Fluent平台建立二维实尺寸钻井隔水管和生产立管群数值模型,采用SST k-ω模型和嵌套网格技术对流场域进行求解,并运用四阶Runge-Kutta法求解多管柱系统动力响应控制方程,通过自编流固耦合求解程序,实现流体与管柱之间相互耦合计算。研究结果表明:约化速度对钻井隔水管与生产立管群系统的干涉振动响应影响显著,在实际工程中,可以通过调节钻井隔水管或生产立管顶张力大小等方式改变其固有频率,或调节外形尺寸等方式改变约化速度,从而使管体脱离锁振状态,降低振动幅度;井槽间距的变化对柱群动态干涉响应的影响较小;立管群之间的干涉效应较双立管系统干涉效应有所差别,体现在中心位置的隔水管振动特性介于孤立状态和串列状态之间。所得结论可为海洋平台钻井隔水管与生产立管之间的干涉振动分析提供理论依据。 展开更多

关键词 钻井隔水管 生产立管群 尾流干涉 横流向 约化速度

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土壤源热泵地埋管群动态负荷模拟换热性能分析 被引量：3

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作者 张渊博 《制冷与空调（四川）》 2022年第2期227-231,共5页

建立了土壤源热泵地埋管换热器五根管群流固耦合全尺寸三维传热动态模型,结合实际工程的动态负荷对夏季放热和冬季吸热工况进行了一年期和十年期变负荷间歇动态模拟,分析了全年冷、热负荷平衡时管群之间的热干扰影响及土壤体温度变化情况。

关键词 土壤源热泵 地埋管换热器 管群 数值模拟 变负荷间歇运行

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城市管群下超浅埋大断面平顶直墙暗挖施工技术 被引量：1

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作者 申继鹏 《施工技术》 CAS 北大核心 2009年第S1期69-71,共3页

以北京地铁四号线石榴庄路站1号风道为例,介绍在超浅埋大断面平顶直墙暗施工中采用多导洞开挖的施工方案,并结合微台阶法及多种支护措施达到控制地表和地下管线群沉降的目的,总结了超浅埋平顶直墙暗挖施工的关键技术。

关键词 地铁 暗挖施工 城市管群

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分层渗流条件下地埋管群换热特性研究

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作者 成祖德 李铮 +1 位作者 吕科锋 王海涛 《安徽建筑大学学报》 2023年第1期43-49,共7页

使用三维CFD(计算流体力学)方法对有地质分层和地下水渗流的竖直U型地埋管群模型进行数值求解。最终得到不同渗流速度、不同土壤孔隙率、不同管内流速和不同渗流方向下地埋管群的总换热量和土壤温度分布云图,并且分析了它们对地埋管群... 使用三维CFD(计算流体力学)方法对有地质分层和地下水渗流的竖直U型地埋管群模型进行数值求解。最终得到不同渗流速度、不同土壤孔隙率、不同管内流速和不同渗流方向下地埋管群的总换热量和土壤温度分布云图,并且分析了它们对地埋管群换热性能的影响。结果表明,地下水渗流对地埋管群换热器的换热性能影响显著,渗流速度越大地埋管群换热性能越好。但是随着渗流速度增加,管群的换热增幅会降低;土壤孔隙率越大,地埋管群换热性能越弱;管群换热量随着管内流速的增加而增加;相对于垂直方向渗流,对角线方向渗流会加大地埋管群的换热性能,因此管群布置优化有利于提高地埋管群的换热性能。 展开更多

关键词 土壤源热泵 管群 地下水渗流 分层土壤 数值模拟

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地埋管地源热泵中长期数值模拟的土壤内热源法 被引量：3

16

作者 陈晓春 王蕊 +1 位作者 宋胡伟 梁境 《暖通空调》 北大核心 2012年第5期63-67,共5页

在分析常规地埋管地源热泵中长期数值模拟方法——管群换热模拟法的基础上,提出了新的模拟方法——土壤内热源法。模拟结果表明,在内热源法网格数仅为管群换热模拟法网格数1/8的情况下,两者在中长期运行工况下的土壤温度场变化及埋管区... 在分析常规地埋管地源热泵中长期数值模拟方法——管群换热模拟法的基础上,提出了新的模拟方法——土壤内热源法。模拟结果表明,在内热源法网格数仅为管群换热模拟法网格数1/8的情况下,两者在中长期运行工况下的土壤温度场变化及埋管区域年温升变化基本相同,采用内热源法可以大大简化计算过程,缩短计算时间。 展开更多

关键词 地埋管地源热泵 土壤内热源法 管群换热模拟法 数值模拟

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地下水流动对垂直埋管换热器土壤温度场分布的影响 被引量：10

17

作者 程金明 刘阳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2798-2803,共6页

为确定地下水渗流对地下埋管换热器周围土壤温度场的影响,基于内热源法建立热渗耦合作用下的数学模型,利用传热模拟得到换热器周围土壤温度场分布,结果表明地下水流动对原温度场影响明显,而且地下水流速越大影响越大。

关键词 土壤源热泵 内热源 地下水渗流 管群 土壤温度场

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均摊恒定热流法及其应用

18

作者 李科群 贾智强 《建筑节能》 CAS 2015年第4期6-12,16,共8页

结合工程实例,在对长期运行的埋地管群换热器进行数值分析的过程中,提出了处理管群壁面边界条件的新方法——均摊恒定热流法;对均摊恒定热流法进行修正,将其分为完全均摊恒定热流法和分段均摊恒定热流法,丰富了其内涵;用完全法和分段法... 结合工程实例,在对长期运行的埋地管群换热器进行数值分析的过程中,提出了处理管群壁面边界条件的新方法——均摊恒定热流法;对均摊恒定热流法进行修正,将其分为完全均摊恒定热流法和分段均摊恒定热流法,丰富了其内涵;用完全法和分段法分析出此工程合理的热不平衡率区间为0.05~0.10;用分段法分析了6种运行模式下10年内土壤的平均温度变化,并分析出热不平衡率和冷不平衡率下土壤源热泵合理的运行模式,为以后工程设计提供了参考。 展开更多

关键词 土壤源热泵 埋地管群换热器 均摊恒定热流法 热不平衡率区间 运行模式 数值分析

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管幕预筑法顶管施工顺序对地表沉降的影响 被引量：17

19

作者 杨松松 王梅 +2 位作者 杜建安 郭勇 耿炎 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1706-1714,共9页

以太原火车站管幕预筑法(PPM)大直径顶管群施工为背景,采用有限差分软件FLAC3D对优选的8种有代表性的顶管群施工顺序进行数值模拟,研究不同大直径顶管群施工顺序下的地表变形特征.试验结果表明:先施工管幕上排顶管的方案所引起的地表沉... 以太原火车站管幕预筑法(PPM)大直径顶管群施工为背景,采用有限差分软件FLAC3D对优选的8种有代表性的顶管群施工顺序进行数值模拟,研究不同大直径顶管群施工顺序下的地表变形特征.试验结果表明:先施工管幕上排顶管的方案所引起的地表沉降量小于其他方案,与先施工管幕下排顶管的施工方案相比,其所引起的地表沉降要小1 cm;管幕上排顶管与周围土体之间形成管间微型土拱,并在管幕上方密排顶管之间形成组合土拱效应.该组合土拱效应不仅可以承担一部分管幕上覆荷载,而且可以减小管幕下排顶管施工对地表的扰动,有效减小了管幕预筑法密排顶管群施工所引起的地表沉降. 展开更多

关键词 管幕预筑法(PPM) 密排顶管群 顶管顺序 组合土拱效应 数值模拟

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潮汐引发渗流作用下浅滩传热特性模拟研究

20

作者 林巍 崔红社 +5 位作者 刘龙 吴筱晗 马倩倩 孙锐 左宗良 罗思义 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期468-474,共7页

为了研究沿海潮汐引发的周期性渗流对水平地埋管换热性能的影响,文章采用CFD模拟的方法,综合多孔介质中线热源理论和热渗耦合下的三维数值模拟,分析周期性渗流对水平埋管传热性能的影响。结果表明:渗流方向的周期性改变削弱了地埋管换... 为了研究沿海潮汐引发的周期性渗流对水平地埋管换热性能的影响,文章采用CFD模拟的方法,综合多孔介质中线热源理论和热渗耦合下的三维数值模拟,分析周期性渗流对水平埋管传热性能的影响。结果表明:渗流方向的周期性改变削弱了地埋管换热器周围的冷热堆积,增强了换热效果;随着潮汐渗流速度增大,热迁移范围增大;与无渗流相比,渗流速度在10~25 m/d内变化时,每延米换热量提高了177%~225%,平均换热量提高了236%~340%;提高渗流速度比减小孔隙率对地埋管换热的影响更大;管群水平排布比交错排布的换热结果更优。 展开更多

关键词 潮汐引发周期性渗流 前端换热器 传热性能 渗流速度 孔隙率 管群排布

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