基于ANSYS有限元对垂直地下埋管周围温度场的模拟研究.pdfVIP

四川建筑科学研究 第37卷 第6期 266 SichuanBuildingScience 2011年 12月 基于ANSYS有限元对垂直地下埋管周围温度场 的模拟研究 施恂根，赵跃平，刘东辉 (中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610086) 摘 要：采用ANSYS有限元APDL语言进行编程，根据线热源模型，对竖直双u型管地下换热器周围温度场进行模拟，通过模 拟分析得到了土壤热物性、管外温度、土壤类型以及回填料等因素对土壤温度场的影响。同时，也说明土壤本身具有很强的 恢复能力 ，对实际工程地埋管换热器的设计有参考价值。 关键词：地源热泵；地下埋管换热器；传热模型；ANSYS 中图分类号：TUll1．19 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2011)06—266—03 Simulationresearch aboutthesoiltemperaturefieldaroundthevertically buriedtubebasedonANSYSfiniteelement SHIXungen，ZHA0 Yueping，LIU Donghui (ChinaSouthwestGeoteehnicalInvestigationDesignInstituteCo．，Ltd．，Chengdu 610086，China) Abstract：AccordingtolineheatSOUrCemodel，verticaldoubleU—tubegroundheatexchangerwassimulatedbyANSYSusingAPDL lnaguage．EffectsOilsoiltemperaturefieldofsoilthermalphysicalprope~ies，external tubetemperature，soiltypeanddifferentmaterial ofbackfilletcwereobtainedthroughthesimulationanalysis．Atthesametime，alsoitshowsthatthesoilitselfhasastrongabilityto recover．Theyarehelpfultofuaherstudyonthedesignofundergroundheatexchanger． Keywords：ground—sourceheatpump；groundheatexchnager；heattransfermodel；ANSYS O 引 言 1 单井双 U型管周围土壤不稳定温 度场的数学描述 对地源热泵来说，充分了解地下埋管周围的土 壤温度场分希隋况是十分重要的，因为埋管周围土 模型的埋管井深为80m，管径为32mm，回填 壤的温度场与土壤源热泵的运行工况密切相关。只 料厚度43mm，远端边界半径为5m。由于竖直埋 有掌握了土壤温度场在热泵运行前后的分布情况， 管周围的实际土壤温度场十分复杂，它与土壤的类 才可能设计出合理的地下埋管形式、数量及布置格 型、土壤的含水量、热泵的运行时间、冷热负荷等因 局，有利于土壤源热泵的工程运用，提高系统的运行 素有关。为了使求解方便，经过分析，忽略影响较小 性能系数及土壤源热泵的经济性，降低设备的初 的次要因素，建立模型时，做了以下假设： 投资。 1)土壤和回填材料的热力学参数、物理性质参 本文针对成都 “龙锦慧苑”工程，建立了竖直埋 数为常数； 管土壤源热泵系统的地下埋管换热器物理模型和数 2)埋管内同一截面上流体的速度相同； 3)土壤、回填料、埋管和管中的流体热物理参 学模型，并利用ANSYS程序，进行参数化编程(AN—