目前,能源资源短缺和环境污染严重制约了我国国民经济的可持续健康发展。而地热能作为一种丰富、稳定的清洁能源,日益受到广泛关注。人们主要通过地源热泵技术进行地热能的提取,而地埋管换热器是地源热泵系统的核心部件,其换热性能的优劣直接关系到整个系统的运行效率和经济性。随着研究的深入,发现地下水流动会改变埋管周围土壤介质的复合换热系数,导致地埋管进出口温差增大,提高了单位井深热流量。但在换热过程中,地埋U型管由于钻井尺寸的限制,进出水管距离较近,并且存在温差,两支管间不可避免地会发生不必要的热传递,即所谓的“热短路”,而地下水的存在可能会加重这一现象。因此,如何采取措施在渗流条件下削弱两支管间的热短路现象,进而提升换热性能显得极为重要。本文基于多孔介质模型和湍流模型建立了单U型地埋管换热器与周围土壤热渗耦合的三维传热模型,将模拟所得换热器出口水温与文献中的数据对比,完成了算法验证。对不同工况下的热短路现象进行分析,最后采取在两支管间加装隔热板和在部分出水管段外侧敷设保温层的措施来削弱热短路,并对隔热板和保温层的几何尺度以及隔热板的安装位置进行优化。具体工作如下:（1）建立U型埋管换热器与土壤热渗耦合传热模型,模拟研究不同管内流速下热短路不平衡系数和单位井深热流量随钻井深度、支管间距、回填材料导热系数和渗流速度的变化关系。（2）在进出水管间加装隔热板以削弱热短路、降低地埋管换热器出口水温、提高单位井深热流量为目的,依次对隔热板的厚度、宽度、高度和安装位置进行优化。（3）在部分出水管段外侧敷设保温层,探究地埋管换热器出口水温和单位井深热流量随保温层高度和厚度的变化关系,以便寻求保温层高度和厚度的最佳值。通过研究获得以下重要结论:（1）管内工质流速一定,钻井深度越大,埋管总的热流量越大,热短路现象越严重。热短路不平衡系数随支管间距的增大而逐渐减小,而单位井深热流量则是逐渐提高的。随着回填材料导热系数的增加,热短路现象逐渐加重,但单位井深热流量却在逐渐上升。渗流速度越大,单位井深热流量越大,热短路不平衡系数也越大。（2）加装隔热板可有效削弱支管间热短路现象,同时也会抑制进水管向出水管侧的散热。隔热板并不是越厚越好,约为12mm时,换热效果最佳。隔热板宽度取120mm时,对应的单位井深热流量最大。隔热板的高度约为钻井深度的42%时,换热性能最优,且将隔热板安装在两支管间向出水管侧偏移2mm处时,单位井深热流量最大可达44.7084W/m。（3）敷设保温层可有效抑制两支管间的热短路现象,但同时也会阻碍出水管与周围土壤的换热。保温层不是越高越好,当高度约为钻井深度的25%时,单位井深热流量最大为44.0516W/m。而保温层厚度约为4mm时,会取得最佳换热效果。