热源作用下非饱和土壤热湿迁移实验及数值模拟
发布时间：2022-01-07 19:49
近年来,随着能源危机的不断加剧和环境问题的日趋严重,新能源开发利用技术逐渐成为学界关注和研究的重点。与此同时,土壤源热泵技术作为一项绿色低碳、节能高效的浅层地温能开发利用技术,得到了快速发展与应用,但在地埋管换热效率优化方面仍存在许多急需解决的问题。其中,地埋管在非饱土壤中的换热过程,涉及多物理场耦合,其传热传质机制更为复杂,是目前土壤源热泵应用中需解决的关键问题之一。为了研究非饱和土壤热湿迁移过程,本文基于已搭建的一维土柱实验装置开展了不同工况条件下非饱和土壤的热湿迁移实验,通过对实验结果的分析探讨了土样类型、热源温度、初始含水率3个因素对非饱和土壤热湿迁移的影响,并基于Hydrus-1D软件对非饱和土壤热湿迁移进行了数值模拟研究。结果表明:（1）在6种土样类型中,细砂、粉砂和粘土热迁移效果较好,粗砂和砾砂的热迁移效果次之,中砂热迁移效果最差。有热源影响下砂土中温度沿砂柱的变化趋势呈幂函数。（2）热源温度越高,土样热迁移和湿迁移效果越明显;初始含水率越高,土样热迁移效果越明显,但湿迁移效果变化不大。此外,湿迁移相对于热迁移存在一定滞后性,且热源温度越高,滞后性越明显。（3）土体中水热...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 非饱和土壤热湿迁移研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容与技术路线
第二章 非饱和土壤传热传质理论
2.1 土壤的基本概念
2.2 传热理论
2.3 传质理论
第三章 非饱和土壤热湿迁移实验及结果分析
3.1 实验介绍
3.1.1 实验装置
3.1.2 实验材料
3.1.3 实验步骤
3.2 实验结果与分析
3.2.1 热迁移变化规律分析
3.2.2 湿迁移变化规律
3.2.3 热湿迁移机理分析
第四章 非饱和土壤热湿迁移数值模拟及分析
4.1 Hydrus-1D软件简介
4.2 模型建立
4.2.1 模型简化
4.2.2 控制方程
4.2.3 初始条件与边界条件
4.2.4 空间剖分及时间离散
4.2.5 模型参数率定
4.2.6 模型验证
4.3 模拟结果与分析
4.3.1 不同时刻土壤温度及含水率的变化分析
4.3.2 土壤温度及含水率随时间的变化分析
4.3.3 热湿迁移关系
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]暖通空调设计中地源热泵的应用分析[J]. 于兰. 建材与装饰. 2017(13)
[2]农田水盐运移与作物生长模型耦合及验证[J]. 徐旭,黄冠华,黄权中. 农业工程学报. 2013(04)
[3]HYDRUS-1D/2D在土壤水分入渗过程模拟中的应用[J]. 汤英,徐利岗,张红玲,鲍子云. 安徽农业科学. 2011(36)
[4]地源热泵系统运行中土壤温度场变化特性的实例分析[J]. 王华军,杨立新,顾吉浩,李娜娜,齐承英. 暖通空调. 2011(07)
[5]土壤高温储热条件下热湿迁移过程的实验研究[J]. 王华军,齐承英,王恩宇,杜红普,李海艳. 太阳能学报. 2010(07)
[6]中国低碳能源与环境污染控制研究现状[J]. 陈冠益,邓娜,吕学斌,王媛,郑雪晶,张光辉,赵靖,王灿,颜蓓蓓. 中国能源. 2010(04)
[7]地下热响应实验中土壤初始温度的探讨[J]. 王华军,齐承英. 暖通空调. 2010(01)
[8]非线性回归方法的应用与比较[J]. 谢兰,高东红. 数学的实践与认识. 2009(10)
[9]地源热泵的特点及发展前景[J]. 龚伟申,王琴明. 电力需求侧管理. 2009(01)
[10]新建建筑围护结构干燥过程的热质耦合传递研究[J]. 孔凡红,郑茂余,杨涛,韩宗伟. 建筑科学. 2008(04)
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
硕士论文
[1]热源作用下含湿土壤一维热湿迁移的实验研究[D]. 邓宏凯.太原理工大学 2017
[2]垄膜沟秸秆覆盖对土壤水热与夏玉米生长的影响及其HYDRUS模拟[D]. 胡亚瑾.西北农林科技大学 2016
[3]水分迁移对非饱和土壤热湿传递特性的影响研究[D]. 吴玮.北京建筑大学 2015
[4]基于Hydrus-1D的中宁平原包气带水分运移规律研究[D]. 王彪.中国地质大学(北京) 2015
[5]土壤高温蓄热中热湿传递特性的实验研究[D]. 刘松雨.北京建筑大学 2014
[6]土壤热湿迁移条件下地下埋管换热特性的模拟与实验研究[D]. 蔺新星.北京建筑大学 2014
[7]非饱和砂箱水汽热运移的试验研究[D]. 杨震雷.中国地质大学（北京） 2010
[8]含热源土壤热湿迁移模拟与埋地换热器实验研究[D]. 杨睿.天津大学 2007
[9]埋地换热器土壤内热湿迁移与地表能源特性研究[D]. 李丽梅.天津大学 2006
本文编号：3575160
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 非饱和土壤热湿迁移研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容与技术路线
第二章 非饱和土壤传热传质理论
2.1 土壤的基本概念
2.2 传热理论
2.3 传质理论
第三章 非饱和土壤热湿迁移实验及结果分析
3.1 实验介绍
3.1.1 实验装置
3.1.2 实验材料
3.1.3 实验步骤
3.2 实验结果与分析
3.2.1 热迁移变化规律分析
3.2.2 湿迁移变化规律
3.2.3 热湿迁移机理分析
第四章 非饱和土壤热湿迁移数值模拟及分析
4.1 Hydrus-1D软件简介
4.2 模型建立
4.2.1 模型简化
4.2.2 控制方程
4.2.3 初始条件与边界条件
4.2.4 空间剖分及时间离散
4.2.5 模型参数率定
4.2.6 模型验证
4.3 模拟结果与分析
4.3.1 不同时刻土壤温度及含水率的变化分析
4.3.2 土壤温度及含水率随时间的变化分析
4.3.3 热湿迁移关系
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]暖通空调设计中地源热泵的应用分析[J]. 于兰. 建材与装饰. 2017(13)
[2]农田水盐运移与作物生长模型耦合及验证[J]. 徐旭,黄冠华,黄权中. 农业工程学报. 2013(04)
[3]HYDRUS-1D/2D在土壤水分入渗过程模拟中的应用[J]. 汤英,徐利岗,张红玲,鲍子云. 安徽农业科学. 2011(36)
[4]地源热泵系统运行中土壤温度场变化特性的实例分析[J]. 王华军,杨立新,顾吉浩,李娜娜,齐承英. 暖通空调. 2011(07)
[5]土壤高温储热条件下热湿迁移过程的实验研究[J]. 王华军,齐承英,王恩宇,杜红普,李海艳. 太阳能学报. 2010(07)
[6]中国低碳能源与环境污染控制研究现状[J]. 陈冠益,邓娜,吕学斌,王媛,郑雪晶,张光辉,赵靖,王灿,颜蓓蓓. 中国能源. 2010(04)
[7]地下热响应实验中土壤初始温度的探讨[J]. 王华军,齐承英. 暖通空调. 2010(01)
[8]非线性回归方法的应用与比较[J]. 谢兰,高东红. 数学的实践与认识. 2009(10)
[9]地源热泵的特点及发展前景[J]. 龚伟申,王琴明. 电力需求侧管理. 2009(01)
[10]新建建筑围护结构干燥过程的热质耦合传递研究[J]. 孔凡红,郑茂余,杨涛,韩宗伟. 建筑科学. 2008(04)
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
硕士论文
[1]热源作用下含湿土壤一维热湿迁移的实验研究[D]. 邓宏凯.太原理工大学 2017
[2]垄膜沟秸秆覆盖对土壤水热与夏玉米生长的影响及其HYDRUS模拟[D]. 胡亚瑾.西北农林科技大学 2016
[3]水分迁移对非饱和土壤热湿传递特性的影响研究[D]. 吴玮.北京建筑大学 2015
[4]基于Hydrus-1D的中宁平原包气带水分运移规律研究[D]. 王彪.中国地质大学(北京) 2015
[5]土壤高温蓄热中热湿传递特性的实验研究[D]. 刘松雨.北京建筑大学 2014
[6]土壤热湿迁移条件下地下埋管换热特性的模拟与实验研究[D]. 蔺新星.北京建筑大学 2014
[7]非饱和砂箱水汽热运移的试验研究[D]. 杨震雷.中国地质大学（北京） 2010
[8]含热源土壤热湿迁移模拟与埋地换热器实验研究[D]. 杨睿.天津大学 2007
[9]埋地换热器土壤内热湿迁移与地表能源特性研究[D]. 李丽梅.天津大学 2006
本文编号：3575160
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3575160.html
