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回灌溶液盐度变化对浅层储能咸水介质热量运移特性影响

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应用基础与工程科学学报 2015年第4期23卷 823-835页

作者：马玖辰武春彬张志刚天津城建大学能源与安伞学院天津300384 天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300072

根据地下储能咸水层水文地质特性,以多孔介质传热、传质理论为基础,建立咸水层多场耦合储能模型.以天津市某咸水储能系统为研究对象,探索采用不同盐度溶液回灌模式下含水层热量运移特性及温度场变化规律.经模拟计算得到,采用1∶1混合溶... 详细信息

根据地下储能咸水层水文地质特性,以多孔介质传热、传质理论为基础,建立咸水层多场耦合储能模型.以天津市某咸水储能系统为研究对象,探索采用不同盐度溶液回灌模式下含水层热量运移特性及温度场变化规律.经模拟计算得到,采用1∶1混合溶液与去离子水回灌时,粗粉砂层在夏季储热期与次年春季间歇期的热作用半径变化率分别为0.313、-0.016,0.348、-0.04m/d.研究表明,在储能阶段,伴随回灌溶液盐度降低,地下水渗流速度上升,导致对流换热与热弥散效应增强,回灌溶液温度场影响范围、幅度增加;间歇阶段,则由于地下咸水与回灌溶液间盐度梯度变大,在分子扩散作用下含水层渗流溶液热作用半径收缩.

关键词：咸水层储能模型热量运移溶质运移

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降雨非饱和入渗对土壤热量运移变化的影响

农业工程学报 2020年第18期36卷 118-126页

作者：张超姜景山王如宾金华南京工程学院建筑工程学院市政工程系南京211167 南京工程学院建筑工程学院岩土工程研究所南京211167 河海大学岩土工程科学研究所南京210098

高温季节土壤表层温度非常高,土壤内部含水率较低,突发性降雨对于土壤温度动态变化和水热交换运移影响极大。为了揭示降雨非饱和入渗对土壤热量运移变化的影响,该研究建立了反映降雨入渗过程的土壤热量运移数学模型,编制了有限元数值计... 详细信息

高温季节土壤表层温度非常高,土壤内部含水率较低,突发性降雨对于土壤温度动态变化和水热交换运移影响极大。为了揭示降雨非饱和入渗对土壤热量运移变化的影响,该研究建立了反映降雨入渗过程的土壤热量运移数学模型,编制了有限元数值计算程序,针对南京雨花台区典型土壤,开展了降雨非饱和入渗对土壤热量运移影响的数值计算与分析研究。结果表明:不考虑降雨入渗情况下,土壤温度变化与热量运移主要是表层土壤与环境之间的热交换作用引起,热量运移影响深度约0.2 m;降雨强度45 mm/h作用下,随降雨历时增加,雨水全部自由入渗到土壤内部,土壤内部基质吸力呈线性递减趋势,湿润锋面逐渐下移,土壤体积含水率快速增加;湿润锋过后的土壤体积含水率逐渐接近于饱和体积含水率,土壤入渗能力逐渐下降,直至趋于饱和入渗率;在降雨非饱和入渗影响下,入渗到土壤孔隙中的低温雨水与土壤颗粒发生热量交换,进而改变了原有土壤温度场分布,并随着降雨入渗深度的持续增加,降雨入渗过程对土壤热量运移的影响呈现逐渐减弱趋势。经过现场实测数据与模拟计算结果验证,随着降雨历时增加,土壤体积含水率实测值和数值计算值相对误差保持在±3.99%以内,均方根误差RMSE为0.01 cm^3/cm^3;土壤温度实测值和数值计算值的相关误差保持在±2.72%以内,均方根误差RMSE为0.55℃,模拟计算结果和现场实测数据均吻合较好,表明该模型对描述降雨非饱和入渗过程土壤热量运移规律的适应性较强,数值计算程序合理。研究成果可为农业水利工程与水土保持、土壤水文水资源的分布与利用、城市水资源控制与生态环境保护等领域提供重要参考。

关键词：土壤温度热量运移降雨非饱和入渗水分运动数值计算

地源热泵运行热量运移数值模拟与冗余效应分析

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人民长江 2017年第S2期48卷 133-137,234页

作者：黄坚孙婉周念清高世轩上海市地矿工程勘察有限公司上海200092 同济大学土木工程学院上海200092

合理利用地热资源是节能环保和实现低碳经济的重要途径之一,地热的利用也会使土壤产生热累积而出现热量冗余效应。以上海名人苑场地为例,通过对地源热泵系统运行过程中地下温度场的长期监测,根据系统监测资料,采用FEFLOW建立三维热量运... 详细信息

合理利用地热资源是节能环保和实现低碳经济的重要途径之一,地热的利用也会使土壤产生热累积而出现热量冗余效应。以上海名人苑场地为例,通过对地源热泵系统运行过程中地下温度场的长期监测,根据系统监测资料,采用FEFLOW建立三维热量运移数学模型,对地下温度场变化规律进行数值模拟,研究土壤热运移特征,并对地源热泵长期运行地下温度场的热交换影响范围进行预测。研究结果表明地源热泵系统应用若干年后土壤温度将有持续升高的趋势,热扩散影响范围将会增大。

关键词：热量运移数值模拟冗余效应地源热泵地下温度场

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含水层热量运移中自然热对流作用的数值模拟

水科学进展 1996年第2期7卷 99-104页

作者：张志辉薛禹群谢春红吴吉春南京大学地球科学系南京210093 南京大学数学系南京210093

较严密地推导了能够描述含水层热量运移中自然热对流作用的水流方程和热量运移方程,并在此基础上建立了一个三维非线性模型。根据模型的特点,提出综合采用Douglas Brian ADI差分法、特征线法返回技术及改进Picard迭代法求解,并给出了计... 详细信息

较严密地推导了能够描述含水层热量运移中自然热对流作用的水流方程和热量运移方程,并在此基础上建立了一个三维非线性模型。根据模型的特点,提出综合采用Douglas Brian ADI差分法、特征线法返回技术及改进Picard迭代法求解,并给出了计算步骤。模型及数值方法用于模拟上海第二承压含水层中的一个群井储能试验。试验中的自然热对流作用得到了较好的体现,反映出模型合理可靠,方法有效,结果令人满意。

关键词：含水层热量运移自然热对流数值模拟

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地下水源热泵含水层热量运移数值模拟

人民黄河 2009年第12期31卷 51-52,55页

作者：李奉翠刘海成丛晓春河南城建学院河南平顶山467044 山东科技大学土木建筑学院山东青岛266510

应用数值模拟方法对地下水源热泵采能条件下地温场的演化及含水层贮能效率进行了研究。以某水源热泵工程为例,通过对渗流影响区的温度输运方程、地下水渗流方程的耦合求解,得出了温度场分布,分析了不同工况下的地下含水层温度变化,并计... 详细信息

应用数值模拟方法对地下水源热泵采能条件下地温场的演化及含水层贮能效率进行了研究。以某水源热泵工程为例,通过对渗流影响区的温度输运方程、地下水渗流方程的耦合求解,得出了温度场分布,分析了不同工况下的地下含水层温度变化,并计算了含水层的热存储效率。结果表明:温度场中等温线的变化趋势可反映出贮能含水层因贮能水抽取和回灌温度不同导致的温度场的变化。

关键词：水源热泵地下含水层温度场热量运移数值模拟

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地下水热量运移模拟的BEM-FAM耦合法

水利学报 2001年第5期32卷 71-76页

作者：王锦国周志芳金忠青河海大学江苏南京210098

基于地下水热量运移的基本原理 ,本文提出了求解地下水热量运移问题的BEM -FAM耦合法 .该方法原理简单 ,操作方便 ;不仅可以直接计算出地下水流速度 ,而且避免了对流扩散方程数值解中的数值弥散和数值振荡 ,提高了计算精度 .应用本文提... 详细信息

基于地下水热量运移的基本原理 ,本文提出了求解地下水热量运移问题的BEM -FAM耦合法 .该方法原理简单 ,操作方便 ;不仅可以直接计算出地下水流速度 ,而且避免了对流扩散方程数值解中的数值弥散和数值振荡 ,提高了计算精度 .应用本文提出的方法对溪洛渡水电站工程地下水热量运移问题进行了模拟 ,计算结果与地质分析的结论一致 ,表明该方法是可行的 .

关键词：热量运移 BEM-FAM耦合法地下水数值模拟

对《浅层地热能不同开发方案对深层地下淡水咸化效应研究》一文商榷

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水利学报 2022年第9期53卷 1140-1142页

作者：尚银生尚许雯山西省勘察设计研究院有限公司山西太原030013 山西省交通规划勘察设计院有限公司山西太原030032

《水利学报》2022年第5期发表的《浅层地热能不同开发方案对深层地下淡水咸化效应研究》[1](以下简称《研究》)利用孔隙地下水渗流-热量运移-溶质运移多场耦合数值模型,探讨地下水源热泵系统应用对浅部咸水入侵深部淡水的影响。研习该文... 详细信息

《水利学报》2022年第5期发表的《浅层地热能不同开发方案对深层地下淡水咸化效应研究》[1](以下简称《研究》)利用孔隙地下水渗流-热量运移-溶质运移多场耦合数值模型,探讨地下水源热泵系统应用对浅部咸水入侵深部淡水的影响。研习该文,提出几点商榷,以期说明充分掌握水文地质条件,选取合理的水文地质参数是决定模型可靠性的根本基础。

关键词：水文地质参数地下水渗流咸水入侵溶质运移浅层地热能热量运移地下水源热泵系统水文地质条件

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热-渗耦合的井抽灌系统对地温场的影响

重庆大学学报（自然科学版） 2014年第6期37卷 119-124页

作者：席培胜王兴安徽建筑大学土木工程学院合肥230601

针对水源热泵抽灌对地温场的影响,运用Comsol Multiphysics多物理场全耦合软件建立热-渗耦合的数值计算三维模型。对比分析不同回灌量下地温场分布云图和不同回灌量下地温场的分布规律,得出单井回灌量越大热影响半径越大、同时热峰面向... 详细信息

针对水源热泵抽灌对地温场的影响,运用Comsol Multiphysics多物理场全耦合软件建立热-渗耦合的数值计算三维模型。对比分析不同回灌量下地温场分布云图和不同回灌量下地温场的分布规律,得出单井回灌量越大热影响半径越大、同时热峰面向抽水井方向运移速度越快,达到热贯通时间越短;前期系统运行回灌井附近区域温度变化明显,后期系统运行对回灌井周边较远区域温度变化较影响明显;不同位置热运移规律均与渗流速度相关,影响半径基本与渗流速度呈正比。

关键词：井抽灌系统地温场热量运移热-渗耦合

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多井同期抽灌储能模式咸水层热运移特性研究

热科学与技术 2015年第3期14卷 221-229页

作者：马玖辰刘雪玲张志刚天津城建大学能源与安全学院天津300384 天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室天津30072

基于含水层储能水、热运移的基本理论与控制方程,针对地下咸水层储能过程中渗流溶液密度及黏滞系数变化显著的特点,对现有的地下含水层储能数学模型进行修正、完善,建立地下咸水层耦合储能模型,探索不同储能模式下含水层温度场变化规律... 详细信息

基于含水层储能水、热运移的基本理论与控制方程,针对地下咸水层储能过程中渗流溶液密度及黏滞系数变化显著的特点,对现有的地下含水层储能数学模型进行修正、完善,建立地下咸水层耦合储能模型,探索不同储能模式下含水层温度场变化规律及阶段性热量运移特征。研究结果得到,采用地下原水与去离子水回灌时,在储热运行期与间歇停运期粗粉砂层中热作用半径变化率分别为0.272、0.008、0.348、-0.040m/d。在储能阶段,伴随回灌溶液温度上升、盐度降低,地下水渗流速度上升,导致对流传热与热弥散效应增强;间歇阶段,则由于地下咸水与回灌溶液间盐度梯度增大,在分子扩散作用下回灌溶液温度场影响范围减弱。

关键词：咸水层储能耦合模型热量运移溶质运移储能模式