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土壤源热泵技术是一种可再生能源利用技术,它利用土壤这一庞大的蓄热体,可实现能源的跨季度利用。土壤源热泵地埋管换热器换热问题是热渗耦合问题。现今对于对流传热问题的研究方法有解析方法,数值计算方法等。解析方法使用范围有限,对于数值计算方法,目前有两种,一种是运用已有的商业软件,另一种是自主编写程序。采用FLUENT等商业软件进行计算,软件本身隐去了很多复杂的数值计算过程,优点是使用方便,缺点是对于某些问题,可能无法自由的根据需要修改内部计算。本课题研究小组未来将致力于土壤非饱合和饱合土层热湿交换机理的研究,将提出包气带和饱水带中固、液、气三相的热湿迁移模型,用FLUENT等商业软件来求解这一涉及多相态的多场、多区耦合的复杂问题可能是比较困难的,而自主编程将是一条必由之路。因此,本文提出自主编写三维椭圆型流动传热计算程序,并采用该程序探讨了单管和管群热渗耦合的一些问题。本文采用FORTRAN语言编写了三维椭圆型对流传热计算程序,程序的调试平台选用的是Fortran PowerStation4.0,并采用两个例子进行了程序的初步验证。本文接下来建立了基于土壤多孔介质理论的单U型地埋管换热器的热渗耦合模型,分析了地下水渗流速度、土壤孔隙率、导热系数分层、比热容分层等因素对地埋管换热器性能的影响。在恒定功率下计算48个小时发现:地下水渗流速度越大,地埋管换热器换热性能越好;土壤孔隙率越小,地埋管换热器性能越好;土壤导热系数各层不相同时,地埋管换热器的性能要比均质土壤时要差一些;比热容的分层对地埋管换热器的影响并不大。此外,本文还建立了地埋管换热器的五根管群热渗耦合模型,以西安市某实际工程为例,分别分析了管群在动态负荷下运行,当冬夏季冷热负荷平衡、不平衡时对地埋管换热器长期运行的影响。研究发现当冬夏季地埋管换热器承担的冷热负荷平衡时,长期运行地埋管换热器性能稳定,不平衡率较大时,随着运行时间的增加,换热器性能逐渐恶化,甚至可能会失效。本文还研究了渗流对地埋管换热器换热性能的促进作用,并发现,速度较大的渗流能够在一定程度上削弱冬夏季冷热负荷不平衡对地埋管换热器性能的影响。