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地埋管数值传热模型及地下岩土导热系数测量

张磊  
【摘要】:本文采用有限单元法,建立了竖直U型埋管周围岩土温度场的二维数值传热模型,根据模型计算求得U型管内流体的温度和工程实测得到的u型管内流体的温度值进行比较,结合参数估计方法,测量确定地下岩土的导热系数。 地埋管换热器周围计算区域采用Delaunay三角划分法,埋管周围岩土区域划分为若干个三角形单元,在此基础上求解竖直埋管周围岩土非稳态温度场。在现有计算条件下为保证计算速度和计算精度,三角单元形状和疏密程度可以根据情况进行调整:在温度变化剧烈的地方(如竖直埋管管壁周围),对三角单元的划分进行加密,而在距埋管管壁较远的地方,适当放大单元。这样可以在不增加单元节点数量的前提下,而使区域达到更好的近似,具有很大的灵活性和适应性,提高计算精度,减少计算量。 开发了处理现场测试数据的分析软件。软件包括数据分析主程序和人机界面。其中数据分析主程序和人机界面分别用c和VB两种计算机语言编写。主程序依据竖直u型埋管与周围岩土的数值传热模型结合参数估计法进行编写,人机界面主要包括参数的设定、计算设定、手动试探、计算结果实现、结果拟合曲线等功能。可以方便用户自主快捷的进行操作。 利用开发的计算分析软件,对于实际工程现场测得的地埋管水温随时间变化等数据进行分析处理,得到了地下岩土的平均导热系数。分析表明,测得的导热系数可以用于工程实践。


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