[发明专利]太阳能跨季节地埋管蓄热的仿真方法

摘要

本发明公开了一种太阳能跨季节地埋管换热器流动传热数值模拟的仿真方法，首先得出能量方程；计算得到流体流动传热相关的无量纲数Nu，推导得流体对流换热系数hf；给定流体域初始温度；构造Crank‑Nicolson格式作为流体温度，与流体对流换热系数hf构成地埋管换热器内壁面处的第三类边界条件；采用三维非结构化网格有限容积法对推导得到的能量方程迭代求解得到温度场；在每次迭代求解结束后，依近壁面处温度计算得到单位长度流体的热损失，采用元体热平衡法计算出下一时刻流体温度；重复上述操作，直到计算区域的温度场达到稳定状态；再对上述结果后处理，得到该区域的温度分布情况。该方法能高效、准确预测地埋管换热器流动与传热状态。

主权项

1.一种太阳能跨季节地埋管蓄热的仿真方法，其特征在于，用于对地埋管换热器的蓄热进行仿真计算，包括以下步骤：步骤1，获取所述地埋管换热器的相关参数；步骤2、应用能量守恒关系和导热Fourier定律得到所述地埋管换热器的固体区域的能量方程；步骤3、用流动传热经验关联式Gnielinski公式结合管内流体物性参数计算得到流体流动传热相关的无量纲数Nu，根据所述无量纲数Nu推导得出流体对流换热系数h_f；步骤4、给定所述地埋管换热器流体域的初始温度作为当前时刻流体的温度和下一时刻流体温度的初始值；步骤5、采用流体当前时刻温度和下一时刻温度构造Crank‑Nicolson格式作为流体温度，与流体对流换热系数h_f构成所述地埋管换热器的管道内壁面处的第三类边界条件；步骤6、采用三维非结构化网格有限容积法对所述步骤1中得到的能量方程进行迭代求解，得到温度分布；步骤7、在所述步骤6每次迭代求解结束后，根据所述地埋管换热器的管道近壁面处的温度计算得到单位长度流体的热损失，采用元体热平衡法计算得到下一时刻流体温度步骤8、重复所述步骤4～7的操作，直到计算的所述地埋管换热器的固体区域的温度场达到稳定状态；步骤9、再对上述求解获得的结果进行后处理，得到该区域的温度分布情况。