输油管道土壤温度场的数值计算

评价埋地热油管道的热工状况,首要的问题是计算管道周围土壤的非稳态温度场,通常采用汇源法对其进行计算.汇源法把输油管在常输过程中的传热视为稳定过程,具有一定的局限性.根据埋地热油管道的传热特征,采用二维非稳定传热方程来描述输油管道的传热过程,在边界条件中充分考虑了地面温度的变化以及管径等参数的影响,建立了土壤温度场的计算模型,运用有限差分法对计算模型进行计算.在差分网格的划分中使用了混合网格法,在土壤内部的大部分区域使用矩形网格划分,在管壁附近使用极网格.这虽然是一种近似方法,但只要网格划分很小,仍可得到足够精确的解.在VC环境中编制了相应的软件,实现基础数据输入,温度场迭代和不同时间点管道周围土壤温度场中等温线绘制的功能.这一模型的建立,为后续的管道停输再启动的研究提供了科学的依据.  

用有限元法计算埋地热油管道土壤温度场

埋地热油管道土壤温度场计算是研究热油管道停输再启动及间歇输送的重要组成部分。通过分析埋地热油管道的几何特性建立了热油管道土壤温度场数学模型和求解边界条件。并使用ANSYS有限元软件求解该数学模型。其中,在建立数学模型时,把埋地热油管道土壤温度场简化为二维非稳定传热问题,在求解边界条件中充分考虑了地面温度随季节变化以及土壤温度随深度和季节而变化等诸多因素的影响。通过对土壤温度场一个运行周期的计算可求解出在运行周期内某时刻土壤温度场的温度分布,也可以求解出土壤中任意点在整个运行周期中的温度变化情况。方法简便易行、运行稳定可靠。这些问题的求解为研究热油管道间歇输送过程中确定停输时间以及再启动等问题奠定了基础。  

温室内气温与土温相关性传热模型

温室内气温和土温是影响作物生长的重要生态因子。温室的传热过程十分复杂，建立相应的数学模型并进行求解是一个难题。在能量守恒基础上，建立了温室内气温与土温传热数学模型，并依据实际情况简化模型，提出模型的近似解。确定了进入温室内太阳净辐射量、室外气温、作物平均湿度及供热量的表达式。阶跃函数的确定，使传热模型数学封闭，解决了应用计算问题。该模型对温室的传热和能量计算具有理论指导意义和实用价值。  

桩基础约束条件下季节冻土场地冻胀量的二维数值求解

根据热传导理论建立水热相互迁移模型，利用有限差分方法求解二维季节冻土的时程温度场，由二维土体中水份迁移质量微分方程求解成冰量，进而得到场地的自由冻胀量。由于建筑物基础的侧表面对土体冰胀过程产生约束作用，使土体产生与冻胀相反的约束变形，因而桩基础约束条件下季节冻土场地的最终冻胀量为有限差分方法求解的自由冻胀量与约束冻胀量之差；该理论计算结果与模型试验实测值基本吻合，验证了该数值求解方法的正确性与合理性。  

太阳辐射、气温及土温关系探讨

依据气象学的最新研究成果,探讨了地—气系统的热力效应,分析了土壤及大气的增热与冷却机理,对传统理论中关于太阳辐射、气温和土温的关系进行了修正和拓展,提出了它们之间的相关关系.  

水平埋管周围土壤温度场数值模拟研究

建立了应用于地源热泵系统的水平埋管的传热数学模型,并采用 ANSYS 软件模拟了埋深为 3 m 的水平埋管在冬夏运行工况下周围土壤的温度场变化。根据选取的特定时间比较了单管和双管水平埋管在相同工况下周围土壤温度场,得出各自的影响半径,为水平埋管换热器的埋设提供了参考。  

棉田秸秆覆盖试验研究

在我国水资源严重短缺的北方地区，如何挖掘水资源潜力，提高农作物对水的利用率，是发展节水型农业的重要研究课题。农田秸秆覆盖具有就地取材，易于推广的优点，越来越引起人们的广泛重视和青睐。但对于秸秆覆盖的保墒，节水和增产机理，迄今尚未明了。于1998年通过田间试验，研究了秸秆覆盖对棉田土壤含水量、土壤温度、棉花株高、果枝数、棉铃重、籽棉重及其产量的影响。分析了覆盖保墒的作用时间，土壤昼夜温度变化及棉花长势，并提出土壤含水量变化过程线，田间试验结果表明：秸秆覆盖可使棉田土壤含水量增加，其作用效果主要在苗期和蕾期，秸秆覆盖在白天使土壤温度降低，在夜间则具有保温的作用；覆盖使棉花果枝数，棉铃重 、籽棉重增加，从而可提高棉花产量。  

埋地热油管道启输过程土壤温度场三维数值模拟

在考虑气候条件和启输温度变化的情况下,用有限单元法对管道周围土壤温度场进行了三维数值计算,得到了不同时刻的土壤温度场分布情况。同时,对不同温度热水预热时的埋地热油管道启输过程的土壤温度场进行了对比,结果表明,虽然提高预热介质的温度可以达到更好的预热效果,但过多提高预热介质的温度,并不能得到最佳的预热效果。  

热油管道温降及土壤温度场数值模拟

优化管道建设和制定科学合理的热油输送工艺,需要准确预测埋地热油管道运行过程中管内油品温降和土壤温度场变化情况。提高预测的准确性,在计算过程中要充分考虑管外环境和管内油品温度等多种因素的影响。用有限元法对不同埋深的热油管道输送过程中管内油品温降和土壤温度场进行了数值计算,得出了不同埋深管道在不同时刻管内油品温度变化和管道周围土壤温度的分布情况。通过对计算结果分析表明,管道埋深、输油时间等对管内油品温度变化有很大影响,优化管道建设和制定科学合理的热油输送工艺要充分考虑其影响。  

冷热原油交替输送管道周围土壤温度场的数值模拟

制定科学合理的冷热原油输送工艺,需要准确预测埋地管道周围土壤温度场和管内油品温度变化情况。提高预测的准确性,在计算过程中要考虑管外环境和管内油品温度等多种因素的影响。用有限元法对冷热原油交替输送过程中埋地管道周围土壤温度场和管内油品温度进行了数值计算,得出了不同时刻埋地管道周围土壤温度的分布和管内油品沿程温度变化情况。计算结果表明,输油温度、输油时间、土壤的蓄热等对管内油品温度变化有很大影响,制定节能的冷热原油交替输送工艺要充分考虑其影响。