三维数值模拟：桩基螺旋管换热器的传热性能研究

"桩基螺旋管换热器的三维数值分析模型的建立与验证，以及对流速、螺旋管螺距和土壤热物性对换热性能影响的研究" 本文主要探讨了桩基螺旋管换热器的传热性能，并通过数值模拟方法进行了深入研究。桩基螺旋管换热器在地源热泵系统中起着关键作用，能够有效地提取或存储地下的热量，从而实现能源的有效利用。作者崔文智和李文柱首先构建了一个三维数值分析模型，该模型能够详尽地模拟换热器内部流体流动和热量传递过程。 为了验证所建模型的准确性，他们将数值模拟的结果与现有的经验关联式进行了对比。这种比较是评估模型可信度的重要步骤，可以确保模型的计算结果与实际工程应用中的观测数据保持一致。通过这种验证，模型的可靠性得到了确认，为后续的分析提供了坚实的基础。 接下来，作者进行了参数化研究，分析了流体流速、螺旋管螺距以及土壤的热物性参数（如导热系数）如何影响桩基螺旋埋管换热器的换热性能。流体流速直接影响着流体与管壁间的对流换热效率，而螺旋管螺距则决定了流体在管道内的流动状态和湍流程度，这两者都会显著影响到整体的传热效果。此外，土壤的热物性，特别是导热系数，决定了土壤作为热交换介质的能力，对于地区适应性和系统设计至关重要。 研究结果显示，重庆地区的高土壤导热系数使得桩基螺旋埋管换热器在此类地质条件下具有更好的换热性能，这为在类似地理环境下的换热器设计提供了参考。同时，他们发现过高的流速和螺距并不利于换热效率的提升，反而可能导致能耗增加。因此，合理的流速和螺距选择是优化换热器性能的关键。 关键词涵盖的领域包括工程热物理、桩基螺旋管换热器的换热性能、地源热泵技术以及数值模拟方法。这些关键词强调了研究的核心内容，即通过数值模拟手段来优化地源热泵系统中的关键组件，以提高能源利用效率。 这篇首发论文为桩基螺旋管换热器的设计和优化提供了理论支持，其研究成果有助于提升地源热泵系统的性能，减少能源消耗，对环保和可持续能源发展具有重要意义。通过深入理解流体动力学和热传递机制，可以进一步提升这类换热器在不同环境条件下的应用效果。