恒有源科技發展集團（微信號：HYYESSTD）專注(zhu)於淺層(ceng)地能作為建築物供(gong)暖的替代能源的科研、開發和推廣。致力(li)於原(yuan)創技術的產業化發展，實現為建築物無燃燒智(zhi)慧供(gong)暖（冷），大力(li)發展地能熱冷一體化新興產業。

接上

1.2數學模型

    研究區域Ω為三維歐(ou)式空(kong)間R3，無蓄(xu)能顆粒(li)形式的流場分為抽(chou)回水井內自由流動的Stokes流和井外含水層(ceng)多(duo)孔介質中的Darcy流兩部分，有蓄(xu)能顆粒(li)形式的流場井內與井外含水層(ceng)都是滲(shen)流形式的Darcy流。其數學模型包括偏微分方程及定解條件。

以圖1為例來說明，研究區域的偏微分方程包括流場和溫度場兩個表(biao)達(da)式，流場表(biao)達(da)式由動量守恒方程和質量守恒方程組成，流場和溫度場的偏微分方程采用力(li)學中常用的張量分析(xi)法(fa)表(biao)示。Stokes流的流場表(biao)達(da)式（1）、Darcy流的流場表(biao)達(da)式（2）分別(bie)如(ru)下所示

區域Ω內的溫度場(能量)方程表(biao)達(da)式如(ru)下：

    上式(1)~(4)式中，u——含水層(ceng)的水流速(su)度；t——時間變量；i,j=1,2,3——三維歐(ou)式空(kong)間；μ——水的動力(li)粘(zhan)性係數；

ρ——水的密度；k——多(duo)孔介質的滲(shen)透率張量；f——單位質量水受到(dao)的重力(li)、慣性力(li)等體積力(li)；p——單位質量水受到(dao)的壓(ya)力(li)；h——含水層(ceng)的水頭(tou)值；CV——容積比熱；λ——導熱係數；T——溫度；q——熱源發熱強(qiang)度。

    其中含水層(ceng)的容積比熱CV計算按水及固(gu)體骨架的比熱加權求得，權重為占(zhan)含水層(ceng)中水及固(gu)體骨架所占(zhan)空(kong)間的權重。含水層(ceng)的導熱係數λ計算按水及固(gu)體骨架的導熱係數加權求得，權重為占(zhan)含水層(ceng)中水及固(gu)體骨架所占(zhan)空(kong)間的權重。

    邊界條件包括初始時間條件、邊界值條件、內界銜(xian)接條件等，根據工程實際即可求得，在此不再(zai)贅述(shu)。

2水的粘(zhan)度對同井回灌水源熱泵(beng)物理場影(ying)響(xiang)分析(xi)

    通過含水層(ceng)中水的粘(zhan)度係數賦予不同數值，分析(xi)水的粘(zhan)度對同井回灌水源熱泵(beng)物理場的影(ying)響(xiang)效果，說明含水層(ceng)水的粘(zhan)度係數是影(ying)響(xiang)物理場的重要(yao)因素(su)。有時含水層(ceng)中水的粘(zhan)度，本文以單井循(xun)環換熱地能采集井工程為例論證了水的粘(zhan)度準確取值對於精確計算其物理場具有重要(yao)意義。

2.1算例簡介

    某單井循(xun)環換熱地能采集井給定的參(can)數經(jing)過擬合後確定如(ru)下，抽(chou)水流量和回灌流量均(jun)為25L/s，含水層(ceng)孔隙度為0.25；含水層(ceng)水平(ping)方向滲(shen)透係數和豎(shu)直(zhi)方向的滲(shen)透係數皆為1.70×10-4m/s；水的密度為998.2kg/m3；水的比熱為4,182J/kg·K；水的導熱係數為0.58w/(m·K)；頂(ding)板和底板上表(biao)麵不透水；區域外界及頂(ding)、底板溫度為288K。換熱井的數學模型是涉(she)及多(duo)個函數的偏微分方程通常情況(kuang)下沒有解析(xi)解，在工程領域多(duo)采用數值離散方法(fa)求解。采用在流體與傳熱學中常用的有限體積法(fa)進(jin)行數值求解得出流場和溫度場結(jie)果。水的粘(zhan)度分別(bie)取0.00120Pa·S和0.00125Pa·S兩個不同值，分別(bie)模擬計算有蓄(xu)能顆粒(li)和無蓄(xu)能顆粒(li)兩種單井循(xun)環換熱地能采集係統(tong)物理場，得到(dao)了溫度場、水平(ping)方向水流速(su)度、豎(shu)直(zhi)方向水流速(su)度、水頭(tou)等物理場等值線。為分析(xi)水的粘(zhan)度對換熱井的影(ying)響(xiang)提供(gong)了量化材料。

源自_《中國地能》雜誌