热渗耦合作用下地下埋管换热器的传热分析 被引量：38

1

作者 范蕊 马最良 《暖通空调》 北大核心 2006年第2期6-10,82,共6页

为确定地下水渗流对U型地下埋管换热器的影响,基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法求得管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解。分析了地下水渗流对传热过程的影响,结果表明地下水流动对原温度场的影响明显,而... 为确定地下水渗流对U型地下埋管换热器的影响,基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法求得管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解。分析了地下水渗流对传热过程的影响,结果表明地下水流动对原温度场的影响明显,而且地下水流速越高影响越大。进一步分析了有渗流时不同土壤类型对地下埋管换热器的影响情况,在饱和状态下导热系数是主要的影响因素。 展开更多

关键词 地源热泵地下埋管换热器 热渗耦合 数值分析 温度场

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地下水流动对地下管群换热器传热的影响分析 被引量：25

2

作者 范蕊 马最良 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1155-1162,共8页

为确定地下水渗流对土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统中竖直地下管群换热器的影响,该文基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法求得冬、夏季工况下管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解,从而分析了地下水渗流对其... 为确定地下水渗流对土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统中竖直地下管群换热器的影响,该文基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法求得冬、夏季工况下管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解,从而分析了地下水渗流对其传热过程的影响,结果表明地下水运动对原温度场的影响明显,而且越高的地下水流速影响越大。 展开更多

关键词 土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统 地下埋管换热器 热渗耦合 数值分析

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基于热平衡的土壤源热泵系统特性分析 被引量：20

3

作者 范蕊 高岩 +1 位作者 陈旭 龙惟定 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期282-286,共5页

针对不同负荷不平衡率时地下埋管换热器的传热特性展开研究,提出采用辅助冷热源、盘管排数调节等策略建议,以期土壤源热泵系统的高效运行.此外,还建议将地下埋管换热器安装在地下水丰富地区,亦可以减轻土壤全年热不平衡所带来的问题.

关键词 土壤热平衡 土壤源热泵 热渗耦合

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地下含湿岩土热渗耦合模型及换热埋管周围土壤温度场数值模拟 被引量：18

4

作者 王金香 李素芬 +2 位作者 尚妍 东明 王正 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期837-842,共6页

考虑了地下水的渗流作用和U型换热埋管的实际形状,建立了U型管地下换热器管内流体以及周围土壤热渗耦合物理数学模型。模型将土壤视为均匀的、各向同性的饱和多孔介质,土壤中水的渗流视为二维。管内湍流流动采用Realizable k-ε模型,数... 考虑了地下水的渗流作用和U型换热埋管的实际形状,建立了U型管地下换热器管内流体以及周围土壤热渗耦合物理数学模型。模型将土壤视为均匀的、各向同性的饱和多孔介质,土壤中水的渗流视为二维。管内湍流流动采用Realizable k-ε模型,数值计算采用Fluent软件。给出了管内流体以及周围土壤的温度分布数值模拟结果,分析了土壤中水的渗流对传热过程的影响、U型管两支管的热短路作用及回填材料对土壤温度场的影响。所得结论对地下换热器的设计具有理论意义。 展开更多

关键词 地下含湿岩土 U型换热埋管 多孔介质 热渗耦合 数值模拟

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垂直U型埋管换热器准三维热渗耦合模型及其实验验证 被引量：13

5

作者 杨卫波 陈振乾 施明恒 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期383-389,共7页

为了探讨热渗耦合对土壤源热泵地埋管换热的影响,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,通过耦合竖直方向一维流体模型与水平面内土壤二维非稳态热渗耦合模型,建立了考虑地下水渗流影响的准三维U型埋管热渗耦合模型。基于模型的数值求... 为了探讨热渗耦合对土壤源热泵地埋管换热的影响,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,通过耦合竖直方向一维流体模型与水平面内土壤二维非稳态热渗耦合模型,建立了考虑地下水渗流影响的准三维U型埋管热渗耦合模型。基于模型的数值求解,探讨了土壤热物性及地下水渗流对埋管换热特性的影响。结果显示:土壤导热系数与比热容的增大均有利于加强埋管的换热,且地下水渗流的存在有利于强化地下埋管与周围土壤间的换热能力,提高土壤源热泵系统的运行效率。实验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,可为地下埋管换热器传热特性的研究提供理论基础。 展开更多

关键词 土壤源热泵 垂直U型埋管 准三维模型 热渗耦合 实验验证

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热渗耦合作用下U型埋管换热器的数值模拟 被引量：8

6

作者 李素芬 王金香 +1 位作者 葛玉林 东明 《热科学与技术》 CAS CSCD 2006年第4期301-305,共5页

针对土壤耦合热泵地下U型换热埋管,建立了管内流体以及换热器周围土壤热渗耦合物理数学模型。所建模型考虑了U型管的实际形状,土壤考虑为饱和多孔介质,管内湍流流动采用R ea lizab le k-ε模型。采用F luen t软件对模型进行模拟计算,得... 针对土壤耦合热泵地下U型换热埋管,建立了管内流体以及换热器周围土壤热渗耦合物理数学模型。所建模型考虑了U型管的实际形状,土壤考虑为饱和多孔介质,管内湍流流动采用R ea lizab le k-ε模型。采用F luen t软件对模型进行模拟计算,得到了管内流体以及周围土壤温度分布。分析了土壤中水的渗流对传热过程的影响,并对考虑渗流作用时不同土壤物性对单根U型垂直埋管换热器周围土壤温度场进行了模拟计算与分析。 展开更多

关键词 土壤耦合热泵 U型埋地换热器 多孔介质 热渗耦合 数值模拟

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地下水渗流对地埋管换热器周围温度场的影响 被引量：9

7

作者 刘虎 晋华 +2 位作者 邢述彦 段妍 郝晓燕 《水电能源科学》 北大核心 2012年第12期117-119,110,共4页

为确定地下水渗流对土壤源热泵地埋管换热器周围温度场的影响,以U型地埋管换热器传热系统为例,构建了等效当量直径的单管圆柱换热器传热物理和数学模型,并用多物理场耦合分析软件COMSOLMultiphysics 4.2a对夏季工况下地埋管换热器周围... 为确定地下水渗流对土壤源热泵地埋管换热器周围温度场的影响,以U型地埋管换热器传热系统为例,构建了等效当量直径的单管圆柱换热器传热物理和数学模型,并用多物理场耦合分析软件COMSOLMultiphysics 4.2a对夏季工况下地埋管换热器周围温度场进行数值模拟计算,通过有无渗流条件下不同导热系数、孔隙率土壤温度场变化的对比分析,确定引起温度场变化的主导因素,为下一步试验提供了重要依据。 展开更多

关键词 地下水渗流 土壤源热泵 地埋管换热器 周围温度场 热渗耦合

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单井U型地埋管换热器传热特性与热渗耦合特性分析 被引量：1

8

作者 刘媛媛 耿直 +3 位作者 张元峰 张良 韩昭 张斌 《综合智慧能源》 CAS 2023年第4期81-88,共8页

在“双碳”目标下,浅层地热能供暖(冷)作为一种新型的清洁能源利用形式得到广泛使用。为提高浅层地热能的利用效率,以我国北方某综合能源供暖(冷)项目土壤源热泵系统为研究对象,构建单井U型地埋管换热器的三维非稳态传热模型,并利用Flu... 在“双碳”目标下,浅层地热能供暖(冷)作为一种新型的清洁能源利用形式得到广泛使用。为提高浅层地热能的利用效率,以我国北方某综合能源供暖(冷)项目土壤源热泵系统为研究对象,构建单井U型地埋管换热器的三维非稳态传热模型,并利用Fluent软件分析其传热特性与热渗耦合特性。选取4.0,4.5,5.0 m等3个不同埋管间距和106.0,113.0,120.0 m等3种不同埋管深度,对地埋管换热器的换热总量及单位井深换热量分别进行对比分析。分析结果表明,埋管间距为4.0 m、埋管深度为106.0 m时,单井地埋管换热器的换热效果最佳。对无渗流和有渗流及不同渗流速度下地埋管换热器温度场进行对比分析,结果表明,地下水渗流会对地埋管换热器换热效率带来正向影响,并且随着渗流速度的增加,换热效果更好。上述分析为实际工程的地埋管方案设计提供参考依据。 展开更多

关键词 地热能 土壤源热泵 地埋管换热器 传热特性 热渗耦合 清洁能源 双碳

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地下水源热泵运行模式对地温场效能影响研究 被引量：3

9

作者 周念清 孔令熙 +1 位作者 王小清 王洋 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2022年第5期284-292,共9页

基于上海市某地下水源热泵工程项目,采用COMSOL Multiphysics有限元分析工具建立二维简化的热渗耦合数值模型,模拟采能区含水层多孔介质热量运移过程,并利用热泵运行3年的现场监测数据进行模型的识别与验证。探讨热泵系统冷、热负荷设... 基于上海市某地下水源热泵工程项目,采用COMSOL Multiphysics有限元分析工具建立二维简化的热渗耦合数值模型,模拟采能区含水层多孔介质热量运移过程,并利用热泵运行3年的现场监测数据进行模型的识别与验证。探讨热泵系统冷、热负荷设计和抽、灌模式两个方面对采能区地温场效能的影响,分析和预测不同工况下热泵运行期间地温场的演变特征,最后对系统的运行效果进行评价。结果表明:该热泵系统按原设计方案运行时,抽灌井短期运行效果良好,但在第7个供暖期末将出现热贯通现象,长期运行将不利于热井的取热;如果减小20%热负荷、增加20%冷负荷,会使冷影响区扩散速度降低46.3%,系统运行效果得到显著改善,在模拟的9个运行周期内并未出现热贯通现象,说明合理调节冷、热负荷有利于热泵系统的长期稳定运行;当冷、热负荷恒定时,分别减小10%和20%的循环水量将会使冷影响区扩散速度分别降低9.3%和15.7%,有效地缓解了热贯通的发生,且仍能满足项目对于制冷供暖的需求,进一步阐明了地下水源热泵系统宜采用“大温差、小流量”的抽灌模式。 展开更多

关键词 地下水源热泵 热渗耦合 地温场 热贯通 运行模式

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地埋管管群换热器温度场影响因素的模拟研究 被引量：4

10

作者 尚少文 刘金玉 +2 位作者 刘兵红 纪淼 李龙新 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期566-576,共11页

目的研究不同影响因素下地埋管管群换热后土壤温度场的变化,为实际工程地埋管设计提供理论依据.方法通过Gambit建立地埋管管群模型,在Fluent中设置不同的参数,模拟地源热泵运行一年土壤温度变化情况.结果回填材料的导热系数分别为1.6 W/... 目的研究不同影响因素下地埋管管群换热后土壤温度场的变化,为实际工程地埋管设计提供理论依据.方法通过Gambit建立地埋管管群模型,在Fluent中设置不同的参数,模拟地源热泵运行一年土壤温度变化情况.结果回填材料的导热系数分别为1.6 W/(m·K)、2.0 W/(m·K)、2.4 W/(m·K)时,一年后土壤温度的加权平值分别为15.114℃、15.137℃、15.134℃;顺排和叉排排列方式下,一年后土壤温度加权平均值分别为15.13℃和15.12℃;渗流速度分别为1.0×10-6m/s、2.0×10-6m/s、3.0×10-6m/s时,一年后土壤温度的加权平均值分别为15.900℃、15.988℃、15.993℃;孔隙率分别为0.232、0.332、0.432时,一年后土壤温度的加权平均值分别为15.017℃、15.027℃、15.08℃.结论回填材料的导热系数不宜大于土壤的导热系数,叉排方式下的换热效果优于顺排,地下水渗流速度越大,越利于土壤温度的恢复,孔隙率较大时,土壤温度变化波动较小. 展开更多

关键词 地源热泵 地埋管管群 热渗耦合 换热性能 数值模拟

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渗流条件下土壤耦合埋管换热的实验研究 被引量：3

11

作者 邵俊鹏 胡雪姣 +1 位作者 廖胜明 饶政华 《建筑热能通风空调》 2016年第6期6-9,共4页

地下水渗流是影响地源热泵埋管换热的重要因素。本文建立了可控渗流条件下的土壤耦合埋管换热实验台,研究了渗流速度、渗流来流温度对土壤耦合埋管传热特性的影响。研究结果表明,增大渗流速度将扩大埋管释热范围、提高土壤的吸热能力;... 地下水渗流是影响地源热泵埋管换热的重要因素。本文建立了可控渗流条件下的土壤耦合埋管换热实验台,研究了渗流速度、渗流来流温度对土壤耦合埋管传热特性的影响。研究结果表明,增大渗流速度将扩大埋管释热范围、提高土壤的吸热能力;降低渗流水温将增大埋管附近土壤的温度梯度,从而增大埋管与土壤耦合换热能力。研究结果有助于掌握地下水渗流变化对地埋管换热的影响规律,指导地埋管系统设计参数优化。 展开更多

关键词 地下埋管换热器 热渗耦合 地埋管地源热泵 岩土热响应实验

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渗流对地下埋管换热器传热管间距的影响 被引量：2

12

作者 乌买尔.乌守尔 《节能技术》 CAS 2009年第2期167-170,共4页

为确定地下水渗流对土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统中竖直地下管群换热器管间距的影响,本文基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法模拟了冬、夏季工况下管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场,分析了地下水渗流对其传... 为确定地下水渗流对土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统中竖直地下管群换热器管间距的影响,本文基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法模拟了冬、夏季工况下管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场,分析了地下水渗流对其传热过程的影响。结果表明在冬夏工况下管间距宜不同,地下水运动对温度场的影响明显,而且地下水流速越高影响越大。 展开更多

关键词 土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统 地下埋管换热器 热渗耦合 管间距模拟分析

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地埋管换热器Delaunay三维非结构化网格的方法研究 被引量：2

13

作者 申思 官燕玲 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期119-126,共8页

针对土壤源热泵竖直U型地埋管换热器几何模型,研究并实现三维Delaunay非结构化网格划分。基于该几何模型的特点对网格划分算法进行改进:对于极小数之间的对比判定,设置相对误差限,避免错误的判定结果;解决插入点与空腔边界共面的问题;... 针对土壤源热泵竖直U型地埋管换热器几何模型,研究并实现三维Delaunay非结构化网格划分。基于该几何模型的特点对网格划分算法进行改进:对于极小数之间的对比判定,设置相对误差限,避免错误的判定结果;解决插入点与空腔边界共面的问题;实现相互连接又彼此独立的多层网格。该文采用Fortran语言编写程序,对U型管、管壁、回填土、土壤部分进行非结构化网格划分,获得质量较好的四面体网格。 展开更多

关键词 土壤源热泵 热渗耦合 非结构化四面体网格 三维Delaunay 编程

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土壤一维渗流-传热耦合模型实验及数值模拟 被引量：1

14

作者 郑川 潘标开 莫红艳 《土工基础》 2021年第3期338-342,351,共6页

搭建了一维渗流-传热的模型实验台,研究渗流速度、方向对地埋管传热特性的影响。基于多孔介质传热与地下水流动理论,通过仿真模拟软件COMSOL Multiphysics建立了简化的三维数值模型,并将计算值与实测值进行对比验证。研究表明,地下水处... 搭建了一维渗流-传热的模型实验台,研究渗流速度、方向对地埋管传热特性的影响。基于多孔介质传热与地下水流动理论,通过仿真模拟软件COMSOL Multiphysics建立了简化的三维数值模型,并将计算值与实测值进行对比验证。研究表明,地下水处于较低的渗流速度时,可忽略渗流的影响,处于较高的渗流速度时,渗流对传热起增强作用,其作用还随速度增加逐渐增大;渗流方向对中砂原温度场的影响在于热量的传递范围,当渗流背向热量传递方向时的传热范围较小,这可作为地埋管间距布置时的参考依据;经模拟验证,结果误差较小,所建立的物理模型较为可靠。 展开更多

关键词 模型实验 热渗耦合 水平渗流 模拟验证 多场耦合

原文传递

潮汐影响下的竖埋螺旋盘管换热器实验研究 被引量：1

15

作者 刘小冬 崔红社 周恩泽 《中国住宅设施》 2010年第8期50-53,共4页

本文根据地源热泵实验研究的新方向——热渗耦合理论,在相似理论的基础上搭建了可以模拟潮汐涨落的地源热泵砂箱实验台。实验结果表明,潮汐的涨落对地埋管换热器与土壤间的热量传递产生一定程度的周期性影响,对围温度场的亦有周期性的... 本文根据地源热泵实验研究的新方向——热渗耦合理论,在相似理论的基础上搭建了可以模拟潮汐涨落的地源热泵砂箱实验台。实验结果表明,潮汐的涨落对地埋管换热器与土壤间的热量传递产生一定程度的周期性影响,对围温度场的亦有周期性的影响。潮汐影响有利于地下埋管换热器周围土壤温度场的恢复,提高土壤源热泵系统的运行性能。 展开更多

关键词 潮汐 竖埋螺旋管换热器 热渗耦合 实验研究

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地埋管换热器的数值模拟研究

16

作者 蔡伯伟 张延军 高平 《中国水运（下半月）》 2014年第4期125-127,共3页

文中阐述了地埋管换热器数值模拟研究中将要涉及的一些传热理论,并根据这些理论建立出单根U型地埋管换热器的数值模型。再结合上海地区工程实例模拟了地埋管换热器与周围土壤的换热过程,通过分析不同条件下的地埋管换热器四周温度场的... 文中阐述了地埋管换热器数值模拟研究中将要涉及的一些传热理论,并根据这些理论建立出单根U型地埋管换热器的数值模型。再结合上海地区工程实例模拟了地埋管换热器与周围土壤的换热过程,通过分析不同条件下的地埋管换热器四周温度场的分布情况,总结出土壤导热系数、孔隙度、每米孔深的平均放热量以及地下水的渗流速度对四周温度场的影响。 展开更多

关键词 地埋管换热器 热渗耦合 数值模拟

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多层地质与热渗耦合环境下U型地埋管换热性能研究

17

作者 张顺飞 《上海节能》 2020年第1期49-54,共6页

以重庆某工程实际地层环境为依托,建立管内流体流动及周围土壤热渗耦合传热模型,采用数值方法对有无渗流工况下的埋管出口温度、单位井深换热量、钻孔壁过余温度进行模拟计算分析。结果表明,连续运行7天工况,渗流速度为5×10-6m/s时... 以重庆某工程实际地层环境为依托,建立管内流体流动及周围土壤热渗耦合传热模型,采用数值方法对有无渗流工况下的埋管出口温度、单位井深换热量、钻孔壁过余温度进行模拟计算分析。结果表明,连续运行7天工况,渗流速度为5×10-6m/s时,热渗耦合模型比纯导热模型的单位井深换热量提高10.74%;间歇运行工况下,单位井深换热量随着运停比的增大逐渐减小,较连续运行的单位井深换热量增加11.9%。 展开更多

关键词 岩土体分层 热渗耦合 间歇运行 单位井深换热量

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热渗耦合作用对温室埋管加热土壤的传热影响

18

作者 张晶 吕建 《天津城建大学学报》 2016年第6期432-436,共5页

考虑到植物灌溉时,水流动对日光温室浅层地中热水管增温土壤效果的影响,建立了温室土壤加热埋管及周围土壤的热渗耦合模型;研究水渗流对地埋管加热土壤温度场分布的影响.结果表明:埋管埋深、平均进回水温度和管间距对埋管加热土壤的影... 考虑到植物灌溉时,水流动对日光温室浅层地中热水管增温土壤效果的影响,建立了温室土壤加热埋管及周围土壤的热渗耦合模型;研究水渗流对地埋管加热土壤温度场分布的影响.结果表明:埋管埋深、平均进回水温度和管间距对埋管加热土壤的影响显著,管道内水流速≥0.10,m/s时,埋管上层温度变化不大. 展开更多

关键词 日光温室 热渗耦合 地埋管道 多孔介质 数值模拟

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潮汐影响下的竖埋螺旋盘管换热器实验研究

19

作者 刘小冬 崔红社 周恩泽 《能源与环境》 2010年第3期5-6,22,共3页

根据热渗耦合理论,在相似理论的基础上搭建了模拟潮汐涨落的地源热泵砂箱实验台。实验结果表明,潮汐的涨落对地埋管换热器与土壤间的换热性能及其周围温度场产生一定程度的周期性影响。潮汐影响有利于地下埋管换热器周围土壤温度场的恢... 根据热渗耦合理论,在相似理论的基础上搭建了模拟潮汐涨落的地源热泵砂箱实验台。实验结果表明,潮汐的涨落对地埋管换热器与土壤间的换热性能及其周围温度场产生一定程度的周期性影响。潮汐影响有利于地下埋管换热器周围土壤温度场的恢复,提高土壤源热泵系统的运行性能。 展开更多

关键词 潮汐 竖埋螺旋管换热器 热渗耦合 实验研究

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垂直U型地埋管换热器的数值模拟分析 被引量：10

20

作者 连小鑫 刘金祥 +2 位作者 陈晓春 李莹 丁高 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期48-55,共8页

采用Fluent软件对垂直U型地埋管三维非稳态热渗耦合换热进行研究。分析了土壤热物性、管内流速、渗流速度以及回填材料的导热系数对地埋管的换热影响。结果表明:地埋管的换热量分别与管内流速、渗流速度、土壤的导热系数以及回填材料的... 采用Fluent软件对垂直U型地埋管三维非稳态热渗耦合换热进行研究。分析了土壤热物性、管内流速、渗流速度以及回填材料的导热系数对地埋管的换热影响。结果表明:地埋管的换热量分别与管内流速、渗流速度、土壤的导热系数以及回填材料的导热系数成正比,通过拟合分别获得平均每天换热量与管内流速、渗流速度和回填材料导热系数的关系式;土壤的热扩散系数对地埋管的热作用半径影响显著;同时渗流速度越大,换热稳定时间越短,土壤圆周方向上各点温度相差越大,且土壤温度场恢复能力越好。 展开更多

关键词 垂直U型地埋管 数值模拟 热渗耦合换热 热作用半径

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