地埋管换热器换热性能数值模拟及实验研究的开题报告.docx

地埋管换热器换热性能数值模拟及实验研究的开题报告
一、研究背景及意义
地埋管换热器是一种常用的地源热泵系统的热交换装置，其利用地下稳定的温度来进行热能交换，实现了节约能源、环保、高效的特点。然而，由于地下环境的复杂性，地埋管换热器内部的换热性能受到多种因素的影响，如地质条件、管道布局、土壤热传导等。
为了更好地了解地埋管换热器的热力学特性，发掘其更高的换热性能潜力，本研究旨在通过数值模拟和实验研究的手段，对地埋管换热器的换热性能进行分析和优化。
二、研究内容
1.对地埋管换热器内部的流场进行数值模拟，研究管道布局对流场分布的影响。
2.建立地埋管换热器的热传导数值模型，探究土壤热传导系数对换热器换热性能的影响。
3.在实验室内搭建地埋管换热器实验平台，对其换热性能进行实验测试。
4.通过比较数值模拟和实验数据，验证数值模拟模型的准确性和有效性，并找出其不足之处，进一步优化模型。
三、研究方法
1.数值模拟方法：采用ComputationalFluidDynamics(CFD)软件对地埋管换热器内部的流场进行模拟。为了更好地模拟实际情况，将建立三维非定常模型，考虑土壤温度的影响、管道布局等多个因素。
2.实验设计方法：在实验室内搭建地埋管换热器实验平台，控制入口水温、出口水温、流速等参数，测量每个时刻的进口、出口流量以及温度差，根据能量平衡原理计算换热器的换热性能指标。
3.数据分析方法：使用Excel或MATLAB等软件对实验数据和数值模拟结果进行分析，绘制相关的图表，比较数据之间的差异，找出影响地埋管换热器换热性能的主要因素。
四、预期成果
1.地埋管换热器的热传导数值模型和流场数值模拟模型。
2.地埋管换热器的实验平台，收集到的实验数据。
3.通过对比数值模拟和实验数据，探究地埋管换热器的换热性能特点，找出影响其性能的主要因素。
4.建立地埋管换热器设计优化的理论基础，为其广泛应用提供技术支持。
五、研究进度安排
第一年：
1.建立地埋管换热器流场模型，并对管道布局的影响进行分析。
2.建立地埋管换热器热传导模型，分析不同土壤热传导系数下的换热性能。
第二年：
1.在实验室内搭建地埋管换热器实验平台，进行实验测试。
2.建立数值模拟和实验数据分析方法，并对准确性进行验证。
第三年：
1.对比分析数值模拟和实验数据，找出影响地埋管换热器换热性能的因素。
2.探究优化地埋管换热器设计的方法，并提出相应的建议和措施。
六、参考文献
1.俞杨,赵军.地埋管换热器换热性能实验研究[J].建筑能源,2005(3):44-47.
2.赵春胜,高红燕.城市热源井地埋管换热器热性能仿真研究[J].中国环境科学,2012,32(10):1790-1795.
3.马保安,张遵义,陈宇鹏.地源热泵系统地埋管的换热性能分析[J].热力发电,2017,46(6):38-44.