同轴深井地源热泵换热仿真：地埋管技术新视角

模型示意图如下：

实际模型如下：

网格

因模型对称，且边界条件对称，故可取一半作仿真分析。

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仿真基本设置

瞬态计算，考虑重力影响。

计算换热，需打开能量方程。

选择湍流模型，标准壁面函数。

在FLUENT材料库中复制出流体介质水（water-liquid）。

分别定义huitian（钻井回填材料）、pe（内套管材料）和sad（土壤）材料，并复制出FLUENT材料库中的steel（外套管材料）。

定义流体介质为水。

在Zone conditions里面分别定义钻井回填材料为huitian、内套管材料为pe、土壤材料为sad、外套管材料为steel。

在Boundary conditions里面分别定义入口、出口及壁面边界。

定义入口的流量和温度（冬季流量和温度分别为0.346kg/s和5℃；夏季流量和温度分别为0.260kg/s和35℃；）。

定义出口条件和回流温度（冬季回流温度为10℃；夏季为30℃；）。

定义底面边界（温度）为定温21.3℃。

定义外围边界（温度）为定温21.3℃。

定义顶面边界（温度）为绝热。

时间步长600s（10分钟）。

冬季工况为90天，则步数为90*24*6=12960；

夏季工况为120天，步数为120*24*6=17280。

计算时，首先计算冬季工况，到冬季工况完成（90天）后变更为夏季工况。

初始化时从入口开始计算。

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结果图

残差曲线

不同半径(4种半径分别为0.7m、1m、2m、3m，监测点高度为模型总高的一半)土壤温度逐时变化。

这个图可以使用原始数据，用其它后处理软件处理得比较漂亮（此处用的FLUENT原图，美观性欠佳）。

出口温度变化曲线

冬季温度分布云图

夏季温度分布云图

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