單井回灌地源熱泵地下流動(dòng)與傳熱模型研究.pdf

1、單井回灌地源熱泵的地下?lián)Q熱是一個(gè)涉及多孔介質(zhì)流動(dòng)與傳熱的復(fù)雜問(wèn)題，也是單井回灌地源熱泵應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)之一。為此在理論分析、解析求解、數(shù)值計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面對(duì)其進(jìn)行了較為深入的研究。 詳細(xì)分析了單井回灌地?zé)釗Q熱器的流動(dòng)與傳熱過(guò)程，在空間上將地下流動(dòng)與傳熱分為井內(nèi)與井外兩部分，并建立了井內(nèi)、井外流動(dòng)與傳熱的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)拉普拉斯和有限傅立葉雙重積分變換的方法求得了單井回灌地源熱泵在承壓含水層中滲流的解析解，并采用解析解與數(shù)值模擬

2、相結(jié)合的理論研究方法對(duì)其流動(dòng)與傳熱及其水力特性等進(jìn)行了分析。 針對(duì)滲流與傳熱涉及的區(qū)域不同，通過(guò)分別確定井外滲流和傳熱數(shù)值計(jì)算的區(qū)域，合理地進(jìn)行了網(wǎng)格劃分以適應(yīng)計(jì)算區(qū)域的變化，并確定了更符合實(shí)際情況的定解條件。運(yùn)用有限容積法(FVM)，建立了井內(nèi)、外流動(dòng)與傳熱問(wèn)題的數(shù)值求解模型。在此基礎(chǔ)上歸納了一套用于求解單井回灌地?zé)釗Q熱器井內(nèi)、外滲流和傳熱問(wèn)題的半隱式數(shù)值算法，用Fortran95的freeformat格式編寫了計(jì)算程序。通過(guò)

3、該程序模擬了井外含水層為多層分布時(shí)的滲流。分析了巖土導(dǎo)熱系數(shù)、含水層滲透率，井深等一些重要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)傳熱性能的影響。此外對(duì)“裸管”式地?zé)釗Q熱器進(jìn)行了校核計(jì)算。 利用自主開發(fā)的地?zé)釗Q熱器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀，對(duì)單U、雙U和“裸管”式三種地?zé)釗Q熱器進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算了相應(yīng)的地下巖土導(dǎo)熱系數(shù)及三種形式鉆孔的熱阻。對(duì)上述三種地?zé)釗Q熱器的傳熱性能進(jìn)行了比較分析。 研究結(jié)果表明：熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流是單井回灌地源熱泵的地下?lián)Q熱的主