地源热泵地埋管随机传热参数灵敏度研究

本文主要探讨了地源热泵地埋管系统中的随机传热敏感性分析。作者陈德超和陈志华针对地源热泵应用中的关键组件——地埋管，进行了深入研究。在地源热泵的地埋管传热过程中，存在着诸多不确定性因素，如土壤温度、管内流速、土壤热物性系数、U形管的埋深以及U形管的等效半径等。这些参数对系统的性能有显著影响，但具体到哪些参数的影响程度更大，则需要通过精确的数值模拟方法来量化。 研究者基于地源热泵地埋管的流固耦合模型，选择这些系统参数作为随机变量，假设它们服从均匀分布。他们采用了一种高效的统计模拟方法——蒙特卡罗随机有限元法（Monte Carlo stochastic finite element method）。这种方法允许研究人员通过大量重复计算，模拟各种随机条件下的系统行为，从而得到可靠的结果。 通过这种分析，研究者揭示了地埋管出口温度和换热量对各个参数的敏感性。研究结果显示，出口温度和换热量对入口温度最为敏感，即系统的响应对初始条件的细微变化非常敏感。其次，土壤温度、管内流速的影响紧随其后，而U形管的埋深和等效半径的影响相对较小，但仍然不可忽视。 本文的关键发现有助于优化地源热泵的设计，提高能源利用效率，降低运行成本，并为实际工程中的参数选择和系统设计提供了科学依据。此外，它还展示了随机性分析在解决复杂工程问题中的重要性，特别是在涉及多种不确定因素时，定量评估其影响显得尤为关键。这项研究对于推动地源热泵技术的发展和应用具有重要意义。