地下水温数值模拟在水源热泵工程设计中的应用

为分析沈阳市某小区地下水地源热泵项目复合井结构的合理性和地下水热贯通程度,建立了地下水流与温度耦合数值模型,对不同换热温差下的地下水温变化趋势进行了模拟预测.模拟结果表明,采用复合井结构可以满足水源热泵工程取回水要求,且5℃换热温差比7℃更合理、安全.经过一个供暖期运行和对地下水温的实际监测,证明了模拟结果的准确性.     

酒泉钢铁公司地下水源地数值模拟及水位预报

酒钢公司用水主要由三个地下水源地供给。依据勘察资料进行水均衡计算的基础上,建立了勘察区地下水二维流水量数学模拟模型,以近期和远期需水量为依据,对未来地下水位的变化趋势进行了预报。结果表明,各水源地总计按近期27.648×104m3/d开采至2030年,开采区最大水位降深小于设计降深,均已形成稳定的降落漏斗,由此引起的泉水量减少对酒泉西盆地生态环境基本无影响;总计按远期34.56×104m3/d开采至2030年,北大河、嘉峪关水源地开采井降深小于设计降深,自2011年漏斗已基本稳定,但黑山湖水源地开采漏斗中心最大水位降深分别为17.22m和23.60m,水位持续下降,漏斗不断扩大并与其它水源地形成区域性大降落漏斗,并且使现有的泉水大量衰减直至完全消失,对下游生态环境将产生巨大的负面影响。     

水位回升对地铁隧道影响的数值模拟研究

随着我国城市的快速发展,城市地下空间开发利用越来越多,而地下水位回升对地下结构的影响问题却没有得到重视。上海作为典型的特大型城市之一,其地下结构或设施规模巨大。选取上海市地铁隧道结构作为研究对象,采用数值模拟方法研究地下水位回升对其受力和变形的影响,为今后类似工程提供参考。     

沈阳地下水温特征及对水源热泵工程应用分析

通过对沈阳城区50个地下水温监测井在不同时段地下水温的监测和13个水源热泵工程抽水井和回灌井不同埋深的水温监测,掌握了该区域地下水温空间分布规律,通过地下水温度分布特征分析对地下水源热泵工程设计以及指导水源热泵工程规划和建设具有重要作用。     

地下水源热泵多周期蓄能模拟研究

地下水源热泵运行过程中,如果冬季从地下吸热和夏季放热不平衡,多余的热量(冷量)就会在地下积累,打破了原有的地下温度场的平衡,造成地下温度局部升高或降低,影响系统的运行效率。通过建立传热耦合数值模型,对水源热泵的含水层单取暖模式和蓄能供暖联合运行模式含水层温度场进行模拟分析。结果表明:在静态含水层中,长期取热造成热贯通,贯通程度随运行时间延长不断加剧,抽水温度过低时将无法从含水层取出热量;蓄能可以延长系统运行年限,蓄热量高于取热量时含水层整体温度提升,当蓄热阶段抽水温度低时,实际蓄热量大,蓄热效率高。     

水位骤降对边坡稳定性影响的模型试验及数值模拟研究

自然或人工边坡的稳定性研究是当前岩土工程研究领域的热点问题之一。随着三峡等大型水利设施的兴建和投入使用,水位骤降对边坡稳定性影响也引起人们的广泛关注。通过室内模型试验研究水位骤降引发临水边坡滑坡的原因及失稳模式是经济、便捷的常用方法。本试验模型箱的尺寸为2.5m×1.5m×1.5m(长×宽×高),边坡高度为1.05m。边坡体内埋设了10只土压力盒和7只渗压计,用于测量水位骤降过程中土压力和孔隙水压力的变化情况,记录边坡失稳破坏过程中土体内部的变化过程。同时,利用geo-slope软件模拟边坡失稳破坏的整个过程,并且利用数值模拟的结果与试验结果进行对比分析,解释边坡破坏的机理。试验结果表明:水位骤降对边坡稳定性产生很大影响,水位下降速度越快,边坡沉降也就越大,最后形成明显的位移集中区域;边坡的安全系数分别随着水位高程的减小、水位下降时间的增加出现增加最后趋于稳定;在此土质、坡形条件下的边坡破坏的形态与数值模拟所得8min时滑动面的形态相吻合,据此也用试验验证了数值模拟的可靠性。     

T型地下综合管廊电缆火灾数值模拟

针对特殊结构的T 型地下综合管廊,运用FDS 软件模拟不同火源位置及风速条件下管廊内电缆火灾的蔓延情况,分析火灾发生后管廊温度场以及烟气蔓延情况。对T 型管廊内不同位置处起火的火灾危险性进行排序,得到管廊内部风速为1.5m/s 且电缆处于稳定燃烧期时,交叉口处的烟气层高度最低,发现T 型交叉口处的烟气特性,为T 型地下综合管廊消防设计提供参考。     

重庆地区江水源热泵取水水源的时序分析

为了解重庆段长江水作为热泵取水水源的全年变化情况,通过长江重庆段2011年—2012年逐日水温、2006年—2013年逐日水位等基础数据,分析了其总体变化规律;利用2003年—2012年部分年份的月平均水温序列、2006年—2013年的月平均水位序列,采用时间序列中的确定性分析方法分析了其水温、水位的季节效应及趋势变化等规律。结果表明:在11月至次年的2月,日平均气温一般低于江水水温3~5℃,此时利用江水源热泵供热具有较好的水温条件;长江重庆段江水月平均温度序列均值为18.9℃,各季节指数的分布范围为0.600~1.385;长江重庆段的年际江水水位序列变化带有明显的突变性,蓄水调整后的各月平均水位序列季节指数分布范围为0.962~1.030,剔除季节影响因素后,且不考虑7月、8月、9月,其月平均水位围绕170 m进行波动。在此基础上,对影响江水源热泵取水系统的设计、运行水位和水温极值情况进行了探讨,提出在时序分析的基础上对各自然月的基础数据进行统计更具适用性。     

地下结构对地下水渗流场水位改变的数值分析

地下结构抗浮设计中浮力往往采用静水压力进行计算,当存在渗流情况时,往往需要采用流网法或者有限元方法进行分析,缺乏较为简单实用的方法,特别是在分层土体中。且原渗流场往往受到结构影响会产生改变。针对考虑渗流情况下地下结构抗浮计算较为困难的问题,开展数值模拟分析,分析地下结构埋深、尺寸对结构周边渗流场的影响,建立考虑渗流条件下结构周边水头的简化修正公式,修正渗流条件下静水浮力的计算。     

地震作用下库水位变化坝坡稳定性数值模拟

为探究地震作用下库水位变化下坝坡渗透稳定性变化规律,利用Geostudio软件对三峡库区某边坡进行了数值模拟,得到了安全系数及Newmark位移变化曲线,计算结果表明,库水位水平越高,边坡安全系数越低,Newmark位移越大,最小安全系数的出现相对与地震的峰值加速度时刻有较大的滞后性;库水位骤降下,边坡安全系数随着库水位水平的逐渐下降,呈现先增大后减小的规律,库水位下降速率越大,边坡在库水位骤降与地震耦合情况下的最小稳定系数越小,最大Newmark位移也越大;边坡安全系数随着库水位水平的逐渐上升,呈现先减小后增大的规律,边坡在地震下的最大Newmark位移在库水位高程下降至157m之前呈现不断上升趋势。     

多层地下管廊使用阶段受力与变形数值模拟

以某地下3层综合管廊为例,基于连续介质有限元法,利用ABAQUS建立土体和管廊的三维有限元模型,对土体及管廊在正常使用阶段的应力分布和位移变化进行数值模拟计算,并对管廊在不同埋深情况下关键部位的应力和位移变化进行对比分析。     

太阳能热泵系统数值模拟

太阳能热泵系统模型主要包括太阳能集热系统模型和热泵机组模型,通过蒸发器建立耦合关系.本文建立了太阳能集热系统和水-水热泵系统组成的太阳能热泵数学模型,利用集中参数法进行稳态模型的求解.为了验证模型,将计算数据和实验数据进行了对比,分析了模拟计算结果与实验结果的差别及误差存在的原因.     

地下水位变化的数值模拟新方法

 尽管地下水数值计算技术和计算方法发展很快,地下水数值模拟仍然存在着大量的理论问题和实际问题需要研究解决,仍有很多局限性,由此可知,地下水模拟过程中充满了各种各样的不确定因素。如何利用和改进现有技术,减少模型的不确定性,提高数值模拟过程的有效性和预测结果的可靠性,是该研究领域具有挑战性的问题之一。在传统地下水数值模拟的基础上,提出一种预测地下水位变化的新的方法。该方法可以在拥有较少现场资料的情况下,对地下水水位的变化直接进行的预测。本研究的创新点在于减少模拟过程及模型校正过程中对输入数据的需求,简化边界条件;同时引入反复迭代方法求解控制方程,减少计算误差。该研究成果应用到实践中去,可以大大提高对地下水位的预测能力,此项研究及其成果将对水资源管理产生重大影响,对岩土工程设计及施工提供指导。     

衡水市地下水流数值模拟

通过对衡水市地下水系统特征的分析,建立了水文地质概念模型,并用FEFLOW建立三维地下水流数值模拟模型。应用识别与校正后的模型预测不同开采方案下的地下水动态。对于浅层地下水,方案1水位下降速率最慢,方案4水位下降速率最快;对于深层地下水,方案2水位最高,下降速率最慢,方案3水位最低,下降速率最快。从地下水资源可持续利用角度考虑,按方案2规划开采比较合理。     

地表水地源热泵水温模型与水温模拟分析

建立了地表水地源热泵水温数学模型,采用试算法求初始水温,利用经典Runge-Kutta数值法模拟计算了地表水地源热泵水温.结合工程实例,对水温模拟结果进行了分析.     

基于GPRS的远程水温水位测控系统的研究

针对现代化小区对远程水温水位测控的需求,设计了一款基于GPRS的远程无线通信的水温水位系统。系统分为数据采集、无线传输和PC机显示三部分;数据采集部分采用STM32微处理器,实现对多路信号的数据采集;无线传输部分通过SIM900A模块接入GPRS网络,来实现对数据的传输;PC机实时显示水温水位情况。经测试,PC机与各测控制节点通过GPRS通讯,通讯稳定,可靠性高。     

地下机械式汽车库火灾数值模拟

介绍了地下机械式汽车库的火灾荷载及其可能的最大热释放速率,利用CFD方法对设计的火灾场景进行数值模拟,得到了各工况下汽车库内温度场分布。通过对数值模拟结果的分析,对地下机械式汽车库自动喷水灭火系统的设置、排烟系统设置以及车库结构防火保护提出了一些建议。     

排热工况下湖水源热泵系统的水体水温计算方法

湖水源热泵利用水体的水温在系统排热或排冷工况下将发生动态变化,水体的水温变化超过水体所能承受的排热或排冷量时,将导致湖水源热泵系统运行不正常甚至瘫痪。在二维初始水温模型的基础上,利用质量和能量方程,建立了水源热泵系统利用水体水温变化的动态模型。通过水流方程与温度方程藕合求解得到水体在带负荷状况下的水温变化模型方程。该计算方法不仅可以为湖水源热泵系统的可行性研究奠定理论基础,也可作为计算利用水体最大热承载能力的前期研究基础。     

重庆市江水源热泵技术应用基础数据库建设

为研究重庆地区长江和嘉陵江江水的水温、水质、水位的年变化规律,开展了全年逐月测试。结果显示,两江水温在竖直断面上基本保持不变,相对于嘉陵江而言,长江江水温度具有夏季较低、冬季较高的特点,较嘉陵江更适合作冷热源;两江江水均要解决浊度大的水质问题,长江江水还须解决铁离子含量偏高的问题;重庆地区两江的水位变化幅度分别约为3.8,5.4m,且变化频繁。     

水电站地下主厂房通风气流组织的数值模拟

在有内热源的非等温情况下,运用三维κ－ε紊流模型和数值模拟方法,对某大型水电站地下主厂房内的气流组织方式进行了优化设计。对所选方案进行了模型实验验证。实验值与计算值具有良好的一致性。