土壤源热泵竖直埋管换热特性三维动态分析

"赵小丽，官燕玲，王冠军等人进行了一项关于土壤源热泵竖直埋管换热特性的研究，建立了耦合管内外传热传质的三维动态编程数值模型。该研究基于土壤多孔介质理论，考虑了管内紊流流场和管外土壤渗流的交互作用，旨在深入理解地埋管换热器的性能。通过FORTRAN语言编写了计算程序，并分析了管内匀速流场假设对换热性能的影响以及地下水渗流和入口流速等因素的作用。研究表明，匀速流场假设会导致分析误差，而土壤渗流速度和管内流速都对换热性能有显著影响。这项工作为地埋管换热器性能的研究提供了新的计算方法支持。关键词包括地埋管换热器、计算程序、三维动态分析、换热特性、流场和多孔介质。" 这篇论文详细探讨了土壤源热泵地下竖直埋管换热器的工作原理和性能影响因素。土壤源热泵是一种利用地表土壤作为冷热源的高效能源系统，它通过埋置于地下的管道与土壤进行热量交换。在研究中，作者采用了多孔介质理论来描述土壤的热传输特性，这是因为在土壤中，水分和空气的存在使得其表现出类似于多孔介质的行为。 建立的物理数学模型是研究的核心，它耦合了管内的流动（紊流流场）与管外土壤的渗流过程，这使得模型能够更准确地模拟实际的传热传质过程。通常，研究中会简化假设管内流体为匀速流动，但该研究发现这种假设可能导致较大的分析误差。通过三维动态数值计算程序，作者能够细致地考察不同工况下（如地下水渗流和入口流速变化）对换热性能的影响。 地下水渗流是影响地埋管换热性能的一个重要因素，因为它可以改变土壤的热导率和热容量。此外，埋管入口的流速也直接影响到热量传递效率。这些发现对于优化设计和运行土壤源热泵系统具有重要意义，可以帮助提高系统的能效比和稳定性。 这项研究通过数值模拟揭示了土壤源热泵竖直埋管换热器性能的复杂性，并提供了更精确的分析工具。这对于提升该技术在建筑节能和室内热环境控制中的应用具有积极的推动作用。未来的研究可以进一步探索其他影响因素，如土壤类型、季节变化以及埋管布局对系统性能的影响，以实现更高效、更可持续的地热能利用。