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地热热储-井筒耦合流动换热研究

地热热储-井筒耦合流动换热研究

作者：张德谦天津大学

学位级别：硕士

抽取地热水换热后回灌的采灌模式是地热直接利用的传统模式,也是取热效率最高的利用方式。地热流体开采回灌的全流程数值模拟对于地热能动态产能特性和地热资源评价有重要意义,其结果可为制定地热能科学利用方案提供理论依据。以往相关... 详细信息

抽取地热水换热后回灌的采灌模式是地热直接利用的传统模式,也是取热效率最高的利用方式。地热流体开采回灌的全流程数值模拟对于地热能动态产能特性和地热资源评价有重要意义,其结果可为制定地热能科学利用方案提供理论依据。以往相关的数值模拟大多未考虑地热流体自热储层到井口换热后回灌的传热过程,仅将地热井作为源项处理。但实际上,由于地热井取水段通常具有一定厚度,取水位置的不同取决于含水层内的流量分配比例和垂向位置的流速分布,直接影响取水温度。地热井筒-热储的耦合传热过程包括井底部滤水管段与周围含水层的流动传热耦合、以及地热井上部封闭套管段的传热过程,是一个复杂的传热传质过程,以往研究很少。由于实际应用中在地热井取水段和井筒周围布置测点较难,无法获取需要的参数验证模型。相比之下,实验室尺度的模拟实验具有测点布置容易、数据采集方便、参数可控等优点,可为数值模型提供实验验证。本文设计搭建了实验室尺度下的模拟地层实验系统,通过分层加热与边界动态热补偿较快实现了有高温度梯度的模拟地层环境。由于实验室条件下很难实现含水层不同取水位置的实验,本文首先进行了地热流体和热储层的流动耦合的理论研究,推导得到了采灌过程中井内沿程压力、热储层内压力和渗流速度的解析解,与已有模型结果吻合较好;基于建立的模拟地层系统,分别开展了地热流体采灌过程中,流体流量、温度和地温梯度对热储盖层温度场影响的实验研究,得到了不同参数条件下井筒沿程温度分布和出口水温的变化规律,与计算结果吻合较好。得到结论:(1)开采过程中,井筒周围热储盖层温度逐渐升高。流量和地温梯度越大,热储盖层温度越高,且流量对盖层上段影响较大;流量分别为45 ml/min和18 ml/min时,井筒周围热储盖层沿程平均温度的差值为1.7℃;地温梯度分别为26℃/m和21℃/m时,沿程平均温度差值为2.5℃。(2)回灌过程中,井筒周围地层温度逐渐降低。当回灌流量为45 ml/min和25ml/min时,井筒周围热储盖层沿程平均温度的差值为0.6℃;回灌温度为15℃和20℃时的沿程平均温度差值为3℃;地温梯度为26℃/m和21℃/m时的沿程平均温度差值为2.8℃。(3)开采流量为45 ml/min、25 ml/min和18 ml/min时,对应的流体沿程最大温降分别为4.2℃、6.8℃、8.8℃,且开采流量的影响主要体现在盖层上段。以上结论可为地热井筒-热储传热数值模拟提供实验验证。

关键词：热储-井筒耦合传热模拟地层温度梯度流动耦合解析解

实验室尺度高地温梯度模拟地层的实现方法研究

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水文地质工程地质 2023年第1期50卷 152-157页

作者：张德谦雷海燕戴传山天津大学机械工程学院天津300350

地热井与周围热储层的传热过程对地热井产热性能研究有重要意义。由于实际工程中在地热井周边布置测点较难,无法获取地热井周围热储层的参数变化,进而为地热热储模拟结果提供验证,故以往大多地热热储模拟仅将地热井作为源项处理,未考虑... 详细信息

地热井与周围热储层的传热过程对地热井产热性能研究有重要意义。由于实际工程中在地热井周边布置测点较难,无法获取地热井周围热储层的参数变化,进而为地热热储模拟结果提供验证,故以往大多地热热储模拟仅将地热井作为源项处理,未考虑地热流体和储层的耦合流动换热。实验室条件下的模拟试验方便布置测点,可为热储-井筒耦合流动传热模型提供试验验证,其中如何实现实验室尺度下有温度梯度的模拟地层是试验研究的关键,目前尚未有类似研究。基于传热学基本原理,研究了实验室条件下有较高温度梯度多孔地层的快速实现方法,通过确定模拟热储层和热储盖层几何尺寸、优选填充多孔介质和实现恒定温度的模拟热储层,设计了一套实验室尺度下有高温度梯度的模拟地层系统,通过分层加热与边界动态热补偿方法,较快实现了热储层温度分别为60,65,70°C下模拟地层的线性温度分布,采用有限体积法得到的数值模拟与试验结果的相对误差在±2.5%范围内,二者吻合较好。文章设计搭建的模拟地层系统可为开展地热井筒-热储耦合模拟试验提供条件,进而为开发的地热热储-井筒耦合传热数值软件提供试验验证。

关键词：实验室尺度热储层热储盖层分层加热模拟地温梯度

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瓶史瓶花谱

不同侵蚀程度花岗岩红壤坡面侵蚀泥沙颗粒特征研究

2016年

作者： (明)袁宏道 (明)张德谦

来源：南通市图书馆图书评论

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土壤学报 2020年第6期57卷 1387-1398页

作者：张德谦倪世民王军光吴文枭蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农村农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

研究花岗岩红壤坡面侵蚀泥沙颗粒分选特征有助于揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理。通过室内人工模拟降雨-径流试验,在15°坡度和2种试验条件下(90 mm·h^(–1)+2.00 L·min^(–1)、120 mm·h^(–1)+2.66 L·min^(–1)),研究了不同侵蚀程度(... 详细信息

研究花岗岩红壤坡面侵蚀泥沙颗粒分选特征有助于揭示粗颗粒土壤坡面侵蚀机理。通过室内人工模拟降雨-径流试验,在15°坡度和2种试验条件下(90 mm·h^(–1)+2.00 L·min^(–1)、120 mm·h^(–1)+2.66 L·min^(–1)),研究了不同侵蚀程度(轻度侵蚀E1、中度侵蚀E2、强烈侵蚀E3)花岗岩红壤侵蚀过程及泥沙颗粒组成的变化规律。结果表明:产流率和土壤侵蚀速率随降雨强度和上方来水量的增加而增大;不同侵蚀程度土壤其侵蚀特征存在差异,产流率表现为E2>E3>E1,土壤侵蚀速率表现为E3>E2>E1;通过多元逐步回归分析得出,土体容重越高产流率越小(R^(2)=0.800,P<0.01),更高的黏粒含量和更低的粉粒含量会使得土壤侵蚀速率减少(R^(2)=0.715,P<0.01)。随着降雨-冲刷强度增加泥沙中砾石和黏粒含量增加,砂粒和粉粒含量减少,泥沙分形维数增大。分形维数与黏粒(R^(2)=0.910)和砂粒(R^(2)=–0.390)质量分数为极显著线性关系,可以作为花岗岩红壤坡面侵蚀产沙中泥沙粒级分布的评价指标。

关键词：人工模拟降雨花岗岩红壤土壤侵蚀土壤颗粒

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不同质地重塑土坡面水沙定量关系研究

土壤学报 2019年第6期56卷 1336-1346页

作者：倪世民张德谦冯舒悦王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室

为确定不同质地重塑土坡面水力学参数与土壤侵蚀速率间的定量关系,采用模拟径流冲刷动床试验的方法,对不同质地坡面的土壤侵蚀速率进行了研究,建立了土壤侵蚀速率与水力学参数、土壤性质间的定量关系。结果表明:(1)土壤侵蚀速率与坡度... 详细信息

为确定不同质地重塑土坡面水力学参数与土壤侵蚀速率间的定量关系,采用模拟径流冲刷动床试验的方法,对不同质地坡面的土壤侵蚀速率进行了研究,建立了土壤侵蚀速率与水力学参数、土壤性质间的定量关系。结果表明:(1)土壤侵蚀速率与坡度和流量关系密切,且坡度对土壤侵蚀速率的影响更大;土壤质地对土壤侵蚀速率具有明显的影响,相同试验条件下使土壤侵蚀速率呈现“单峰状”分布,在50%含沙量的坡面最大;(2)细沟平均沟深、断面宽深比与土壤侵蚀速率之间具有极显著的相关关系(r=-0.865,P<0.01),可以作为反映坡面侵蚀产沙程度的指标;(3)单位水流功率是描述土壤侵蚀速率的最佳水力学参数(r=0.911,P<0.01),幂函数可以很好地表达两者之间的定量关系(Dr=49.96Pr^2.07,R^2=0.795);(4)考虑到土壤性质对坡面侵蚀的影响,在单位水流功率与土壤侵蚀速率的定量关系中引入了土壤黏聚力,进一步提高了定量关系的可靠性(Dr=165.22Pr^2.36C^-0.44,R^2=0.816),由于方程中参数获取的相对简便,在实际应用中具有更广的适应范围与现实价值。

关键词：土壤侵蚀速率土壤质地水力学参数土壤黏聚力

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数字家庭的“闪联”革命

中国多媒体通信 2006年第4期 25-27页

作者：张德谦闪联标准工作组

目前，中国及国际上数字家庭领域的技术和产品层出不穷，在这场产业变革的过程中，闪联正在以公平，开放和兼容的姿态加强联盟的技术能力，完善产业链的建设，并以此推动数字家庭产业的发展。

关键词：数字家庭技术能力产业链联盟

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摄影中如何进行人物内心世界的刻画

科教导刊 2010年第8期 168-168页

作者：张德谦中国人民解放军炮兵学院南京分院

人物摄影和人像摄影是两个不同的概念,人像摄影更多的追求的是一种形式上的美,强调的是艺术效果;而人物摄影最重要的是表现它的纪实性,更多的是追求它的内涵。本文就如何拍摄优秀的人物摄影作品,提出了关键是要刻画人物的内心世界。人... 详细信息

人物摄影和人像摄影是两个不同的概念,人像摄影更多的追求的是一种形式上的美,强调的是艺术效果;而人物摄影最重要的是表现它的纪实性,更多的是追求它的内涵。本文就如何拍摄优秀的人物摄影作品,提出了关键是要刻画人物的内心世界。人物内心世界的刻画,既可用眼睛、手势来表达,也可用环境、神情、动作等来间接表达。人物的瞬间有动态瞬间、有情感瞬间,抓取了有价值的瞬间,就会揭示人物的内心世界。同时,摄影师必须做到心眼并用,想尽一切办法对你所要表现的对象进行了解,通过多重手法的和谐结合,才能真实、细腻地刻画出人物的内心世界,从而取得极强的艺术效果。

关键词：人物摄影刻画内心活动

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团结才能有力量闪联军团

中关村 2007年第2期 52-53页

作者：张德谦闪联信息技术工程中心有限公司

长征胜利几十年后，女儿毛毛问邓小平：“长征的时候你都干了些什么工作？”邓小平只说了三个字：“跟着走!”这次重走长征路的活动。我最大的感受也是这三个字。大家别小看这三个字，因为第—个它解决了跟谁走的问题；第二个解决了为... 详细信息

长征胜利几十年后，女儿毛毛问邓小平：“长征的时候你都干了些什么工作？”邓小平只说了三个字：“跟着走!”这次重走长征路的活动。我最大的感受也是这三个字。大家别小看这三个字，因为第—个它解决了跟谁走的问题；第二个解决了为什么大家都能跟着走的问题第三个则是清楚的表达了跟着走有什么成果和意义。当前我们中国的科技虽然取得非常大的发展，但是在电子信息产业高端技术的掌握和产业化方面。我们还是相对落后。因此长征精神对闪联也有非常重要的现实意义。

关键词：力量才能军团长征胜利电子信息产业长征精神邓小平产业化

中南地区典型地带性土壤团聚体抗张强度的变化及影响因素

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水土保持学报 2017年第5期31卷 152-157页

作者：佘立蔡崇法吴新亮王迪张德谦华中农业大学资源与环境学院农业部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

团聚体的力稳性是决定土壤抗侵蚀能力的关键因素。为探究地带性土壤团聚体抗张强度的变化规律及其影响因素,自北向南选取我国中南部地区6种典型地带性土壤(褐土、黄褐土、棕红壤、红壤、赤红壤和砖红壤)的不同粒径(1~2,2~3,3~5,5~10mm)... 详细信息

团聚体的力稳性是决定土壤抗侵蚀能力的关键因素。为探究地带性土壤团聚体抗张强度的变化规律及其影响因素,自北向南选取我国中南部地区6种典型地带性土壤(褐土、黄褐土、棕红壤、红壤、赤红壤和砖红壤)的不同粒径(1~2,2~3,3~5,5~10mm)团聚体作为研究对象,通过测定团聚体的抗张强度(TS),探究其与土壤基本理化性质的关系,揭示该区域团聚体抗张强度的变化特点和稳定机制。结果表明:(1)供试土壤皆为黏性土壤,自北向南,随着水热条件的增加,土壤的pH值逐渐降低,高岭石含量和游离氧化物(Fe_d、Al_d)呈现明显的增加趋势;有机质含量随土壤深度的增加而降低。(2)同种土壤团聚体的抗张强度随着粒径的增大而逐步减小,从北至南,相同粒径团聚体的抗张强度整体呈现减小的趋势。(3)TS与pH、粉粒含量、蛭石含量呈极显著正相关(r>0.63,p<0.01),TS与黏粒含量、1.4nm过渡矿物含量、高岭石含量、游离氧化铁、铝(Fe_d、Al_d)呈显著负相关(r<-0.53,p<0.05)。(4)逐步回归分析表明,Fe_d和CEC可以较好的预测和评价3~5mm团聚体的抗张强度(R^2=0.80,p<0.01)。总体而言,黏土矿物类型及其含量是影响地带性土壤团聚体力稳性的重要因素。研究结果可为该区域土壤侵蚀预测提供一定的理论依据。

关键词：抗张强度地带性土壤中南地区黏土矿物团聚体