基于全局敏感性分析的跨季节埋管蓄热体热特性研究

发布时间：2021-07-17 08:27

　　为探索不同类型影响因素对跨季节埋管蓄热系统（BTES）蓄释热性能的协同影响规律,利用拉丁超立方抽样建立了有关运行、设计和物性参数的50组随机样本,通过FLUENT软件对BTES热特性进行数值求解,并应用标准回归系数（SRC）和树状高斯过程模型（TGP）两种全局敏感性分析方法,定性与定量分析了影响因素变化对BTES注入热量、蓄热率和取热率产生的影响。结果表明:在输入因素范围内,影响因素的不确定性可引起注入热量57.7%、蓄热率65.0%和取热率41.5%的输出波动,设计阶段因偏离最佳参数组合而作出次优决策的风险较大;在影响机制和强度方面,蓄热温度、井深、井间距和岩土导热系数是影响BTES热特性的关键因素,并且井深和蓄热时间对性能指标有明显的非线性影响;两种全局敏感性方法在非线性关系和交互作用较强时所得因素排序略有差别,可体现输入输出变量间复杂非线性关系和交互作用的TGP方法更适用。以上研究结果可用于指导不同气候区BTES系统性能的优化设计并提供相应决策支持。 

【文章来源】：流体机械. 2020,48(11)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

IH的SRC敏感性分析

从蓄热率SE的SRC和TGP分析结果(图6,7)可看出,井间距Sp和岩土导热系数Sc是影响SE的最主要因素。对于IH而言,Sp和Sc为主要影响因素,且均与IH呈正相关关系。对于SE而言,虽然SRCj绝对值均大于0.5,但Sc与SE呈负相关,SE随Sc增大而发生陡降。这是由于随着Sc的增大岩土温度梯度增大,从而加大了向蓄热体周围岩土散失的热损失,且热损失增大幅度大于换热量增大幅度。因此,当Sc较大时宜采取井群间距渐变布置形式,可在提高换热量同时减少热损失。图7 SE的TGP敏感性分析

与SE相同,在取热率EP的敏感性分析中Sp和Sc是最关键因素,运行和停止时间CT和HT紧随其后。在TGP的一阶效应分析中,Sc引起EP约20%的变化,Sp引起EP约14%的变化。而在全效应中则分别提高到约75%和70%,其他因素的影响均提高到50%～60%,说明影响因素交互作用对EP产生较强的影响。值得注意的是,Ti与EP呈负相关关系,Ti对SE的影响虽然可忽略,但对于IH而言则是重要影响因素。进一步表明,过高的Ti虽可提高蓄热体温度,但同时会加大热损失并降低取热率。在3类影响因素中,顶部导热系数Uc对3种性能指标的影响均很小,表明当BTES顶部采取保温措施时可忽略室外环境影响。TGP的主效应趋势显示,CT和Dp与EP有明显的非线性关系,CT对IH和SE也是曲线影响。因此,在BTES的敏感性研究中同时考虑多种类型因素时采用非线性模型更合理。图9 EP的TGP敏感性分析

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]土壤源热泵垂直地埋管换热器传热特性研究[D]. 於仲义.华中科技大学 2008



本文编号：3287819