[发明专利]一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法及系统

权利要求书

1.一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)确定多孔地埋管换热器的参数；

(2)对地层中的初始温度分布进行计算并赋值，对各钻孔内流体的初始温度分布进行赋值，确定钻孔壁的初始温度分布；

(3)根据钻孔内传热的数学模型，计算下一时刻各钻孔换热器中流体的温度分布；

(4)根据各钻孔换热器中流体的温度分布，利用单孔地埋管换热器传热模型计算下一时刻各单孔地埋管换热器在岩土中的温度响应；

(5)利用叠加原理，基于各个单孔地埋管换热器在岩土中的温度响应，计算多孔地埋管换热器共同作用下岩土中的温度响应；

所述步骤(3)中，所述传热模型的建立过程中，把整个区域分成钻孔内和钻孔外两部分，分别建立传热的子模型，考虑钻孔内外两个部分的真实连接条件；

所述步骤(3)中，所述传热模型中钻孔外的传热模型满足以下假设条件：

钻孔外区域介质中的传热机理仅考虑导热，不考虑流体渗流等引起的其他传热；

钻孔外区域的由水平分层的若干地层组成，各层均为均匀介质，其热物理性质不随温度变化；

在所研究的区域内有均匀的大地热流；

区域在水平方向的外边界远离地埋管换热器钻孔，为绝热边界；

在初始时刻域内各处未受扰动，保持稳态温度分布。

2.如权利要求1所述的一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：所述步骤(1)的具体过程包括：获取多孔钻孔换热器的几何尺寸、物理配置、流量及负荷随时间的变化、各钻孔的平面布置、地层的参数和大地热流。

3.如权利要求1所述的一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：所述步骤(2)中，在进行温度赋值时，各钻孔内流体的初始温度分布与地层中的初始温度分布相同；钻孔壁的初始温度分布，与地层中的初始温度分布相同。

4.如权利要求1所述的一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：所述步骤(3)中，所述传热模型中钻孔内的传热模型采用考虑流体温度随时间变化和材料热容量的修正的准三维模型。

5.如权利要求1所述的一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：所述步骤(4)中，构建单孔地埋管换热器传热控制方程和边界条件，将钻孔外岩土区域的稳态初始温度分布的解代入控制方程和边界条件，得到问题式，并进行求解；

求解过程中，在处理每一个时间步长上的二维瞬态导热问题时采用追赶法求解线性代数方程组，在径向上采用变步长的离散化处理。

6.如权利要求1所述的一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：所述步骤(5)中，多孔地埋管换热器产生的三维温度响应，为各个单孔地埋管换热器在零初始条件下产生的温度响应之和，以及稳态初始温度分布的总和；

多孔地埋管换热器在零初始条件下产生的温升等于各单孔地埋管换热器产生温升之和。

7.如权利要求1所述的一种多孔地埋管换热器传热降维分析方法，其特征是：循环执行步骤(3)-(5)，得到任一时刻岩土中和各钻孔内流体的温度分布。

8.一种应用如权利要求1-7任一所述多孔地埋管换热器传热降维分析方法的多孔地埋管换热器传热降维分析系统，其特征是：包括：

参数配置模块，被配置为确定多孔地埋管换热器的参数，对地层中的初始温度分布进行赋值，对各钻孔内流体的初始温度分布进行赋值，确定钻孔壁的初始温度分布；

温度分布计算模块，被配置为根据钻孔内传热的数学模型，计算下一时刻各钻孔换热器中流体的温度分布；

温度响应计算模块，被配置为根据各钻孔换热器中流体的温度分布，利用单孔地埋管换热器传热模型计算下一时刻各单孔地埋管换热器在岩土中的温度响应；

叠加模块，被配置为利用叠加原理，基于各个单孔地埋管换热器在岩土中的温度响应，计算多孔地埋管换热器共同作用下岩土中的温度响应。