含水层热弥散效应对地埋管换热器井群传热性能的影响

根据含水层渗流和传热理论以及地埋管换热器传热模型,建立地埋管井群所在含水层的三维非稳态对流-热弥散型传热模型。利用数值模拟方法,探究含水层热弥散效应对地埋管井群传热性能的影响。研究结果表明:随着含水层热弥散度的提高,地埋管井群的热影响范围以该井群为中心并呈现出对称扩散的传热特征,这样可以有效增强地埋管的换热效率;在地下水达西流速为2.5×10~(-7)m/s条件下,与忽略含水层热弥散效应的工况相比,当含水层纵向热弥散度为5 m时,地埋管井群平均出水温度的均方根误差RMSE为0.4℃,能效系数提高了4.5%。     

地下咸水层水-热-盐耦合模型及其储能利用研究

基于地下水水热运移的基本原理,针对地下咸水层储能系统中地下水密度及粘滞性系数变化显著的特点,建立地下咸水层水-热-盐耦合储能模型。应用校正后的数学模型,对天津滨海某地下咸水层储能系统未来5 a的地下水动力场和温度场的变化进行了预测。结果表明:在地下咸水层水文地质条件不变的情况下,渗透系数随地下咸水层温度和浓度的增减而增减;在夏季储热期,地下水渗透流速随地下温度的上升呈逐渐上升趋势;在冬季储冷期,地下水渗透流速随地下水温度的下降呈逐渐下降趋势,从而影响地下咸水层温度场的变化,在第5年供冷期末,3#抽水井水温上升0.5℃,发生热突破现象。     

深井地埋管换热器配置参数模拟计算研究

针对深井地埋管换热系统运行原理,根据地埋管换热器热阻-热容优化模型,建立深井地埋管井孔内、外非稳态柱坐标传热模型。基于环渤海湾盆地埋深1 000～2 000 m热储层水文地质条件,采用双连续介质空间耦合有限元数值计算方法,分析深井地埋管典型配置参数取值对于地埋管换热性能的影响程度。研究结果表明：深井地埋管换热性能随着系统运行时间的推移出现衰减趋势,至供暖季末期(120.0 d)深井地埋管换热量下降20%左右;当深井地埋管循环水量由10增大到60 m³/h时,深井地埋管平均换热量提高150.80 kW,同时循环水泵耗功率也相应提高26.00 kW;深井地埋管埋深由1 600提高到2 400 m时,平均换热量提高113%,耗功率提高50%;当进水套管直径由168提高到299 mm时,平均换热量提高10%,耗功率降低27%。     

热力弥散对地埋管换热器所在含水层传热过程的影响

针对地埋管换热器所在含水层三维非稳态传热模型进行优化,建立涵盖热力弥散效应的含水层过余温度解析模型.结合渗流砂箱热响应实验,探究热力弥散效应对于含水层传热特性与热扩散范围的影响.研究结果表明,当考虑热力弥散效应时,各观测点过余温度解析解与实验结果相似度增强,两者均方根误差RMSE(Θ)小于3％.通过计算得到,热力弥散效...     

基于LBM-MFLS耦合模型的含水层渗流-传热过程模拟

基于有限长移动线热源(MFLS)传热模型，根据时空叠加原理推导出含水层非稳态过余温度解析解Δ_TMFLS；在格子单松弛模型(LBGK)的演化方程中引入离散力源项，建立格子Boltzmann法(LBM)与Δ_TMFLS的耦合计算模型。通过热响应实验，验证耦合计算模型与求解方法的正确性。研究表明，在不同计算工况下含水层各区域的渗流速度均具有启动—下降—回升—稳定的4个连续阶段。随着含水层孔隙率的降低，虚拟流体粒子动能损失增大，渗流速度降幅增大，回升过程缓慢。然而随着进水流速的提高，孔隙率的变化对于含水层水动力场演化过程的影响程度减弱；含水层热量运移过程的方向性显著增强。