地源热泵是浅层地热能源通过少量的高品位能源(电能)将低品位热能向高品位热能转化的设备。冬季时土壤通过U型地埋管中的循环水向建筑提供热量进行供暖,夏季时建筑的热量则在循环水的作用下向土壤排放达到制冷的效果。在地源热泵系统中,地埋管换热器是重要的换热核心部件,因此其合理、准确的设计有助于提高该系统的可靠性和减小工程的初期成本。然而,地埋管换热器设计的准确性取决于土壤、回填料热物性参数(土壤的导热系数和热容、回填料的导热系数和热容)和地下岩土渗流相关参数的准确获取。为研究这些参数对地埋管换热器传热性能的影响规律,本文建立了可快速计算地下岩土渗流条件下地埋管换热器传热过程的数值分析模型,以期望实现对地埋管换热器的优化设计、保证系统的高效运行。在地埋管钻孔外的土壤区域,本文引入贴体网格进行地埋管管外土壤的传热计算。本论文使用泊松方程针对于地埋管管外土壤区域进行了网格划分,并通过调整泊松方程源项的方式来保证贴体网格正交性。在此基础上,本论文推导并离散了在贴体网格上的对流扩散方程,并利用多孔介质能量方程建立了地埋管管外土壤传热过程的分析模型。本论文利用钻孔内四热阻模型来模拟地埋管管内的传热过程,并耦合地埋管管外传热模型建立了地下岩土渗流条件下的地埋管传热模型,使用CFD数值仿真分析结果对所建立的模型进行了验证,发现本文所建模型相对于CFD模型而言,具有计算精度较高、求解时间短等优点。本论文在钻孔内四热阻模型地埋管三维传热模型的基础上,结合单纯形参数优化方法提出了一种求取岩土热物性参数的新型岩土热响应测试数据处理方法。此方法可快速计算出地埋管周边土壤的当量导热系数和比热容。通过与常规基于线热源模型的热响应测试数据处理结果的对比分析,验证了本文所提出的基于地埋管换热器三维传热模型的热响应测试数据处理方法的正确性和准确性,这对地源热泵系统的大规模工程实践应用有着极为重要的作用。