基于田口方法的垂直单U地埋管钻孔热阻优化分析

基于Comsol有限元软件建立垂直地埋管二维导热数值模型,在综合考虑支管半径、钻孔半径、两支管间距、土壤导热系数和回填材料导热系数的基础上进行仿真实验,得出不同热物性参数值下的钻孔热阻并验证模型的可靠性。基于田口方法,建立L²⁷(3⁵)正交表,利用信噪比得出最优热物性参数组合,进而对各参数进行方差分析,得出各参数对钻孔热阻值的关联度及贡献率,最终求解出最优钻孔热阻值。研究结果表明:钻孔半径、回填导热系数和支管半径具有较高的贡献率;最优参数组合为r_p=0.020 m,r_b=0.06 m,x_c=0.07 m,λ_s=0.90 W/(m·K),λ_g=2.00 W/(m·K);优化后的钻孔热阻值较原阻值最大可减少约81.67%,为0.033 m·K/W,埋管深度最大可减少约35.79%,为56.93 m。