恒有源科技發(fā)展集團(tuán)（微信號：HYYESSTD）專注于淺層地能作為建筑物供暖的替代能源的科研、開發(fā)和推廣。致力于原創(chuàng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)為建筑物無燃燒智慧供暖（冷），大力發(fā)展地能熱冷一體化新興產(chǎn)業(yè)。
接上
1.2數(shù)學(xué)模型
研究區(qū)域Ω為三維歐式空間R3，無蓄能顆粒形式的流場分為抽回水井內(nèi)自由流動的Stokes流和井外含水層多孔介質(zhì)中的Darcy流兩部分，有蓄能顆粒形式的流場井內(nèi)與井外含水層都是滲流形式的Darcy流。其數(shù)學(xué)模型包括偏微分方程及定解條件。
以圖1為例來說明，研究區(qū)域的偏微分方程包括流場和溫度場兩個表達(dá)式，流場表達(dá)式由動量守恒方程和質(zhì)量守恒方程組成，流場和溫度場的偏微分方程采用力學(xué)中常用的張量分析法表示。Stokes流的流場表達(dá)式（1）、Darcy流的流場表達(dá)式（2）分別如下所示
區(qū)域Ω內(nèi)的溫度場(能量)方程表達(dá)式如下：
上式(1)~(4)式中，u——含水層的水流速度；t——時(shí)間變量；i,j=1,2,3——三維歐式空間；μ——水的動力粘性系數(shù)；
ρ——水的密度；k——多孔介質(zhì)的滲透率張量；f——單位質(zhì)量水受到的重力、慣性力等體積力；p——單位質(zhì)量水受到的壓力；h——含水層的水頭值；CV——容積比熱；λ——導(dǎo)熱系數(shù)；T——溫度；q——熱源發(fā)熱強(qiáng)度。
其中含水層的容積比熱CV計(jì)算按水及固體骨架的比熱加權(quán)求得，權(quán)重為占含水層中水及固體骨架所占空間的權(quán)重。含水層的導(dǎo)熱系數(shù)λ計(jì)算按水及固體骨架的導(dǎo)熱系數(shù)加權(quán)求得，權(quán)重為占含水層中水及固體骨架所占空間的權(quán)重。
邊界條件包括初始時(shí)間條件、邊界值條件、內(nèi)界銜接條件等，根據(jù)工程實(shí)際即可求得，在此不再贅述。
2水的粘度對同井回灌水源熱泵物理場影響分析
通過含水層中水的粘度系數(shù)賦予不同數(shù)值，分析水的粘度對同井回灌水源熱泵物理場的影響效果，說明含水層水的粘度系數(shù)是影響物理場的重要因素。有時(shí)含水層中水的粘度，本文以單井循環(huán)換熱地能采集井工程為例論證了水的粘度準(zhǔn)確取值對于精確計(jì)算其物理場具有重要意義。
2.1算例簡介
某單井循環(huán)換熱地能采集井給定的參數(shù)經(jīng)過擬合后確定如下，抽水流量和回灌流量均為25L/s，含水層孔隙度為0.25；含水層水平方向滲透系數(shù)和豎直方向的滲透系數(shù)皆為1.70×10-4m/s；水的密度為998.2kg/m3；水的比熱為4,182J/kg·K；水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.58w/(m·K)；頂板和底板上表面不透水；區(qū)域外界及頂、底板溫度為288K。換熱井的數(shù)學(xué)模型是涉及多個函數(shù)的偏微分方程通常情況下沒有解析解，在工程領(lǐng)域多采用數(shù)值離散方法求解。采用在流體與傳熱學(xué)中常用的有限體積法進(jìn)行數(shù)值求解得出流場和溫度場結(jié)果。水的粘度分別取0.00120Pa·S和0.00125Pa·S兩個不同值，分別模擬計(jì)算有蓄能顆粒和無蓄能顆粒兩種單井循環(huán)換熱地能采集系統(tǒng)物理場，得到了溫度場、水平方向水流速度、豎直方向水流速度、水頭等物理場等值線。為分析水的粘度對換熱井的影響提供了量化材料。
源自_《中國地能》雜志
