1、“..... 虽然建筑物的地基桩柱近年来部分地参与钻空地下换热器,它的线热源模型和空心化圆柱热源模型的经典方法不能够对钻孔进行热分析和设计的桩。 随着传统模式的演变,个新的坚实的圆柱源模型,提出了本文同时考虑径向尺寸和钻孔或堆放的热容量。 解析解的表达式,由格林函数方法导出以维和的二维的新模式。 结果获得了比传统的线源和钻孔空心化圆柱源模型更新的维模型,也通过相同型号的大量的数值解得以验证。 虽然维和的二维固体圆柱源模型可为设计和模拟桩柱提供足够的工具,也可以在温度响应模拟尤其是在短期可以得到。 关键词地源热泵地埋管交换器地下凿洞桩柱模型介绍土壤源热泵系统被公认为对建筑物空间加热或冷却的最可持续利用的能源技术之。 个土壤源热泵系统由管道埋在地下的密封环通过水或防冻液液体散发连接到个热泵。 该技术的广泛应用阻碍了其较高的初始成本和大量土地地区需要安装地埋管换热器......”。
2、“..... 垂直钻孔的对于系统直占主流,它提供更好的性能,并比水平安装在管道需求较小的土地面积,但垂直安装的仍然需要大量的土地钻孔,这仍然是技术在市区应用个主要障碍。 建筑物基桩在最近多年来已被用来作为部分,为了降低钻孔领域成本和保节约所需的土地面积。 管可埋在混凝土桩以配置型管或螺旋线圈。 螺旋线圈结构与串行或并行型管在桩在没有空气的管道时相比有更多更好的传热面积和更好的流量模式。 个传统的单垂直钻孔和个螺旋线圈的桩在示意图得以说明。 关于系统的重要研究领域之,是模型中的热量传递。 涉及几个月甚至几年的时间跨度,在传热过程较为复杂,应作为个短暂的过程。 在传热建模的根本任务是在把握个单钻孔或堆放在热传导过程,热量多钻孔传递可用叠加原理分析。 在水或防冻液流体循环之间的热量交换过程在型管和周围的土壤中是与传统的热交换器不同的......”。
3、“.....即管道对流阻力,管道墙的阻力,以及钻孔回填的阻力,和周围的地面的阻力。 在它们中,管和桩柱外地热电阻,在般情况下,是最重要之。 重要的是要充分评估该阻力使能够完整的被设计。 在制冷模式,例如,温暖的导电流体诱导热量流动在周围较冷的土壤中。 从热流向周围地面的管和桩柱被看作是个热棒。 物理模型的分析方案在理解和模拟工程问题是令人满意的,即使数值方案能够借助现代计算机轻易得到。 对于模拟和设计,模型和它们不同且复杂精确的分析表述表已经提出了用以钻热分析。 建筑物桩与凿洞比较,在直径上更厚,在深度上更短。 由于其有限的应用的历史和几何特征,对桩数分析模型在文学上能够见到,并且在钻孔的传统模型往往用于给桩应用做粗略的估计。 在钻孔传热模型的演化上,基本的简单的情况下首先进行研究,并已并发症步步引入使复杂的过程得到了深入的了解。 因此......”。
4、“..... 基于维分析方案,热力分析传统模式存在。 个最广泛使用的为的线源模型的维模型,被和开发和评价,并已在大量建模系统中采用,。 在这种模式,凿孔被忽略了放射范围的线热源所代替,使得在周围媒介中对温度响应得到简单的分析方案。 另种被人熟知的模型,作为圆筒热源模型的参考,也被和所评估,但是后来被建议作为浆沙地埋管换热器的代替。 即使凿孔的辐射范围被考虑在模型中,圆筒的热容量被忽略,所以域的几何模型在它里边可以看作是无限介质圆柱腔。 重要的是在两个简化的模型,这会导致大量的温度响应的偏差从实际情况,特别是在初期的加热过程。 因此,这两种模式在很短的时间分析都不是合适的,即使在钻孔案件。 ,例如,有建议线源模型对有效性的限制对于个典型的钻孔,时间间隔是在小时。 至于在直径米的桩,这个时间阈值可超过小时。 短时间模拟在系统,即使是钻孔......”。
5、“..... 对于桩,无论是,因为大直径桩柱大量热容量失败的古典模型和在实践中不可忽视的实践的热容量。 和斯皮特勒分析了阶跃响应短时间步长通过数值的解决方案意味着与钻孔热的水泥浆和管道的容量考虑。 拉马尔什和波尚提出了维解析解同心圆筒,使钻孔本身的热容量可以包含在模型中。 他们的解决方案成熟有趣,但比上面提到的传统的维解决方案复杂。 此外,两或三维分析模型,考虑轴向热流也已提出,这是发展而来的线源模型,能够解释占了有限的深度钻孔的长期影响。 这篇文章提出了种新的模式,其分析解决方案简单,因为在他们的表达和计算的古典的,同时考虑到井孔的热容量或堆放。 这个新模式为仿真提供了个理想的工具桩,它也可以处理钻孔短期的反应。 现有的模式建模的个,地面土壤岩石传热通常近似为无限均匀介质。 在工程实际钻孔直径通常在米和米,其深度范围从米至米,与深度相比,钻孔直径要小得多......”。
6、“.....这样维模型可以用于单个钻孔热传导。 在此基础上开尔文的线源模型和圆柱源模型长期以来直为建模在传热钻孔,同时从不同的角度简化了实际热传导问题。 该生产线源模型在线源模型的型管和水泥杆中井近似为个与它的径向线热源维忽视。 该加时赛热棒的能力仍然为个均匀介质假设。 在定义个过余温度的同时,瞬态热传导性由来自这样个采暖供热线源步骤率是表述为公式。 。 线源模式方案采用如下形式。 空心的圆柱源模型在圆柱源模型域包内考虑,与加热通量直接暴露在圆柱面,或在井壁。 这意味着,热容热棒是完全被忽略。 因此,这种模式命名为空心圆柱源模型,以区别于我们如下的新坚实的模型。 该模型的数学公式变成结果是在热源温度升高的经验公式,在处,在显示为或在无量纲形式中在用函数经验公式计算无限均匀介质圆筒源的热量传递时,在热源测量温度升高时,它仅是个时间的函数有限的线源模型模型最初被研究......”。
7、“.....通过对确定表面恒温边界条件的想象理论得到个分析结果,它采用的模式或是无量纲形式维模型对温度的响应不能够达到稳定的状态,二维的模型接近于稳定状态分布由于存在恒定温度边界这个方案被详细分析,并且在反映有限长热源和持续时间的影响中的模拟软件中得以应用。 对于二维有限长圆筒热源模型还没有分析方案被得到。 新型固体圆筒热源模型和方案对于成堆的螺旋线圈,打倒桩的几何结构是完全不样的钻孔。 它的直径通常是比钻井在厚度和深度都小。 这传热卷放置在接近桩的周长。 显然,线源或空圆柱源模型已经不适用了在这种情况下,由于其各自不同简化的假设。 从古典模型,修改新模型中,实圆柱热源模型,提出了解决方案,以桩至适当的位置考虑。 在该模型中它是假定缸是否定的再腔,但充满了介质致对气缸,以至整个无限域组成个均匀介质......”。
8、“..... 维固体圆筒源模型首先,在忽略中心热流时研究维模型。 在大多数的分析模型中,做了以下假设 地源被认为是均匀无限的媒介,在圆筒周围的里边和外边,它的热力学性能不随时间改变媒介有统的初始温度热量来源中形成个无限圆柱表面的个了的半径被埋在介质在轴方向上与轴是致的。 厚度质量和热量的能力热源被忽视。 单位长度的升温速率各项目功能显而易见的圆柱源,从开始,是恒定的,瞬间。 瞬态维导热在极坐标形成如下这个问题的分析方案用格林公式原理直接获得。 圆柱热源的能被看作是种集众多线源与供暖的速度,处理每个圆的半径沿着。 这在任何地点温升与径向应该协调分离或整体的每天,所有的个人温度上升是相应的线源所引起的。 参考单线源解决方案,即。 ,本固解析解圆柱热源问题可以写成即。 。 详细的推导在附录中给出。 然后引入个无量纲参数和,我们得到二选......”。
9、“.....堆积在轴向方向。 那么,它导致维固体圆柱热源模型表达有完全不同的温度响应。 这个表达式的来历见附录。 在被零级贝塞尔函数改进后,它的无量纲形式如下尽管这个表达式在自然状况下是与是相同的,它在形式上稍微更复杂。 这种方法可能提供种手段去处理相关的二维问题。 二维有限长固体圆柱热源模型二维模型被提出是为了研究有限长圆柱热源和边界的影响。 对热源内部和外部单的均匀媒介的假设是有效的对于问题可行性的分析和搞清楚。 对于这种模式的大多数假设如下 媒介的边界,地表,保持恒温与初始的温度圆柱热源从边界向定深度延伸根据有限元问题模型,个有着相同长度的虚拟圆柱但有负的加热速率是影像于对称的边界。 这个边界情形由于热源和虚拟的热槽对称而被遵照。 另方面,格林公式原理能够用于二维热传导问题的数据分析。 把这种形式作为这种无量纲问题的方案......”。
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