基于临界渗透速度分布特性的地下水源热泵变流量运行研究

基于临界渗透速度分布特性,对比分析研究地下水源热泵采用定流量和变流量运行方式对含水层参数变化特性的影响.通过案例研究分析空调负荷特性与临界渗透速度分布特性对地下水源热泵不同运行方式的影响.研究结果表明:与地下水源热泵采用定流量运行方式相比,采用变流量运行方式对含水层参数的影响较小,是一种可靠性较高的运行方式.如果考虑临界渗透速度分布特性的影响,采用变流量运行方式可靠性优势更为显著.     

地下水源热泵定压差取水方式对含水层渗透性的影响

针对地下水源热泵取水引起含水层颗粒迁移问题建立数学模型,并通过案例计算分析地下水源热泵定压差取水方式对含水层渗透性的影响。研究结果表明,地下水源热泵运行5 a后含水层厚度为20,25和30 m时的孔隙率依次增大到初始值的2.57,1.86和1.59倍,渗透系数依次增大到初始值的156,16和7倍;考虑颗粒迁移时,地下水源热泵定压差取水方式对含水层渗透性影响显著。     

基于Fluent/Simulink地下含水层流态对地下水源热泵性能的影响

为了更准确地模拟地下水源热泵运行周期内各性能参数的变化,结合Fluent与Simulink软件的各自功能,建立了基于Fluent/Simulink的热泵系统协同仿真平台,把因室外温度变化引起的房间负荷的影响动态地叠加到地下管群上,地下含水层温度场的变化耦合至地上热泵系统中,动态地分析不同流态的地下水源热泵系统地下温度场的变化、热贯通程度及热泵机组性能系数COP等特性参数变化.研究表明:低流速态,逆流利于抑制热交互,热泵机组的COP值较高;顺流促进热交互,机组COP值最低;垂直交叉流居于两者之间.高流速态,地下水横流起主导地位,地下水横流对于削弱热泵热交互、提高机组的COP值起到积极作用.实际工程中应根据地理条件对热泵进行优化设计.     

地下水源热泵取水引起颗粒运动的理论分析

对地下水源热泵取水引起含水层颗粒运动进行了理论研究,包括颗粒受力分析和脱离方式两个方面.以天津市一个典型含水层为例,对该含水层的临界水力坡度和临界渗流速度进行了计算,并结合热泵取水量、含水层厚度和井径尺寸等参数进行了分析.结果表明在取水量相同的条件下,含水层厚度与井径尺寸对颗粒的运动有直接影响.为解决井壁坍塌和井壁周围颗粒重组等问题提供了理论依据.     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

地铁工程对地下水源热泵渗流场及温度场影响的实验

目的探究地铁工程建设对地下水源热泵渗流场及温度场的影响.方法以盛京医院滑翔分院地下水源热泵工程为研究对象,利用室内砂箱实验观测模拟地铁工程横向全部或部分断面隔断的地下水位和水温变化情况,进而绘制不同工况下的水位、水温时序图.结果通过实验发现,地下水渗流方向主要受地下构筑物横向隔断方式、地下构筑物下表面相对高度差与水头的影响,地下水温度场分布主要受渗流方向水平分量的影响,其热扰动影响范围与过水断面距离及位置密切相关.结论通过研究地铁工程对地下水源热泵渗流及温度场影响,完成多工况室内砂箱模拟实验及结论分析,对完善地下水环境稳定研究及地下水源热泵工程取回水安全运行具有重要意义.     

地源热泵系统可持续运行地下水热量运移模拟

以成都平原某地下水源热泵系统工程为例,模拟该系统夏季运行期间特定水流和热源条件下地下水流-热量耦合运移过程,分析随各因素变化的地下水热量运移过程对热泵系统可持续运行的影响。基于描述地下水热量运移的对流-弥散数值模型,将热泵系统复杂的井群布设及运行方案简化为对井抽-灌的理想运行模式,选取夏季运行结束时回灌井地下水热量影响范围及抽水井出水温的变幅作为评价依据,定量评价冷负荷设计、抽-灌水井布设方案及系统工作运行模式等因素变化对地下水热量运移过程的影响,为其可持续运行提供理论参考。模拟结果表明,该地下水源热泵系统在夏季运行时抽-灌水井间将发生热贯通现象,其程度强弱受抽-灌循环水量变化的影响相对明显,宜采取大温差、小流量的运行模式.     

闭式江水源热泵系统水流量最优值的计算方法

闭式换热盘管内的水流量变化影响水源热泵系统的整体性能.建立了水源热泵系统能耗数学模型和最佳水流量计算方法,通过水源热泵系统性能的理论计算,得到热泵系统整体性能系数与冷却水温度及冷却水设计流量百分数的拟合关系式;理论关系式表明,在定机组进水温度工况下,系统COP值在某一循环水设计流量百分数下取得最优值.在长江重庆段建立了闭式江水源热泵试验台,进行了变流量的冬夏季工况实验,实验结果与理论计算结果趋势一致.该计算方法可以为闭式水源热泵系统性能的进一步研究提供参考.     

含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响

模拟分析了含水层厚度、渗透系数比和不同含水层对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响．对于合理的水井设计，含水层厚度增大可以减小抽水、回灌压力，显著地提高抽水平均温度．抽、回水口的平均降深与渗透系数比的对数基本成线性关系．从热贯通的角度来说，渗透系数比是同井回灌地下水源热泵系统工程成败的关键．过小的渗透系数比显著加快系统的热贯通．渗透系数大小是抽水和回灌难易程度的决定因素．对于渗透性能不好的含水层，更应该关注抽水和回灌不能时含水层渗透系数产生影响。     

空调变流量水系统水泵变频运行效率分析

根据空调变流量水系统末端定压差控制原理,结合水泵变频运行的相似工况理论,对末端定压差空调变流量水系统的水泵变频运行工况及其效率进行了详细分析。研究结果表明,水泵变频运行效率随着其频率的变化而变化;选用合理的水泵运行参数,可以提高水泵效率运行,进而降低空调系统能耗。     

高速列车受电弓不同姿态下气动特性分析

通过建立受电弓-列车-接触网系统模型,基于横风条件下,采用分离涡模拟方法研究受电弓不同姿态运行时的非定常气动特性,分析三维绕流场内涡量、流线、压力等的变化规律,以及不同姿态下受电弓气动力、力矩系数的时程变化规律及频域特性,探讨受电弓闭口运行与开口运行时绕流特性的差异。结果表明:在闭口姿态时,底座和下臂部分流场区域受到强烈干扰,在开口姿态时,滑板和上臂部分流场区域受到较强扰动;相对于闭口姿态,开口姿态中C_x和C_z的时均值增加了8.3%和10%,其波动量相差在7%以内,C_y的波动量为闭口姿态的30%左右,其最大值和最小值是闭口姿态的1.4倍和4.2倍;开口姿态下M_y、M_z和M_x的增幅值分别为6.7%、2.3%和3%,M_y和M_z的波动量增加了13.6%和7.2%,M_x的波动量增幅为闭口姿态工况的1.5倍。研究结果对横风作用下受电弓不同姿态运行的气动特性研究及应用具有重要意义和价值。     

Using Grey Relational Analysis to Evaluate Different Influencing Factors on Aquifer Parameters Variations with Groundwater Source Heat Pump Operation

The influence of particle migration induced by groundwater source heat pump（ GWSHP） operation on aquifer parameters was theoretically analyzed. Then the sensitivity analysis of different influencing factors,which influenced aquifer parameters with GWSHP operation,was evaluated by using grey relational analysis method through a case study. The present study indicated that the erosion parameter, hydraulic conductivity and initial concentration were critical influencing factors which affected the aquifer parameters and the suitability of GWSHP. It also indicated that the discharge of single well should be controlled and the diameter of single well should be selected appropriately in order to decrease particle migration.     

高压涡轮主动间隙控制引气风斗流动特性实验

高压涡轮主动间隙控制(high-pressure turbine with active clearance control,HPTACC)引气风斗流动特性将对发动机的效率和安全运转产生较大影响,为此开展HPTACC引气风斗流动特性实验。在出口背压一定状态下,通过改变马赫数和节流孔板直径,获得引气风斗的总压恢复系数等特性规律。实验结果表明:在来流马赫数较低的工况下,引气风斗的总压恢复系数约0.99,流动损失较小。随着马赫数和引气风斗流量的增大总压恢复系数下降,KD3在0.46马赫数时相较于0.19马赫数总压恢复系数下降了11%,0.46马赫数时KD3相较于KD1的总压恢复系数下降了6.5%。引气风斗在马赫数较小时出口总压沿径向分布较均匀;马赫数增加后不均匀度加大。     

压差对含裂缝硐室氡运移影响的数值模拟研究

为研究地下硐室存在裂缝下的氡运移规律,依据某人防工程的构造和物理几何尺寸,建立了适合裂缝网络渗流特性的数学模型和氡运移方程,采用计算流体力学方法,研究了不同室内外压差条件下含裂缝硐室内氡的运移规律。结果表明:分形裂缝网络的渗流模型来表征墙体裂缝的渗流特性具有可行性;随压差从5 Pa增至30 Pa,压差抑制了氡从裂缝中扩散到室内的运移,裂缝处流出的氡质量流量总减少76.5%;压差对排氡起促进作用,从排风口处流出的质量流量总增加了186.2%。硐室在滤毒通风状况下,压差为20 Pa时排氡效率最高,最有利于室内氡的控制。压差的增大可等效为换气次数的增加,顶送下回的送风方式容易造成靠近送风口处氡的堆积且在室内易产生涡流。     

硼交联N_2伴注泡沫压裂液的阻力特性研究

液氮泡沫伴注压裂液的阻力性能对于有效实施压裂工艺、选择合理的压裂参数、进行更为准确的裂缝预测、评估压裂效果都至关重要.利用高参数泡沫压裂液实验回路详细研究了模拟实际压裂条件下N2泡沫压裂液的阻力特性.研究表明:N2泡沫压裂液的摩擦压降梯度随着流速的增大而增大,随着温度的升高而减小,随着压力的增大而增大;摩擦阻力系数随着流速增大而增大,随着温度的升高而减小,而其随着压力的变化特别复杂.通过实验研究得出了N2泡沫压裂液在15~45MPa范围内摩擦阻力系数和广义雷诺数之间的计算关联式,其在本文实验工况下的平均计算误差为10.2%.     

承压含水层中孔压变化规律的振动台实验研究

为研究不同地震动作用下承压含水层中孔压变化规律及其主要影响因素,开展了基于地震模拟振动台的承压含水层孔隙水压力变化实验研究。结果表明:①地震动作用下孔压变化形态可分为振荡、振荡上升以及阶升三种类型,孔压变化形态及幅度均与加速度峰值密切相关,而与频率相关度较低;②孔压增量随加速度峰值增大而增大,其增长规律可表示为以加速度峰值为自变量的二次函数;③孔压消散过程基本呈线性规律,且消散速率与加速度峰值大小有关,加速度峰值越大,振后孔压消散速率越快。实验可为后续探究地震动作用下孔压变化信息在含水层中的传递机理提供一定参考。     

软弱地层深大基坑富水特性及组合支护控制

为研究深大基坑地层富水特性以及组合支护方案下基坑控制效果,以在建连云港—镇江高速铁路线淮安东站站前广场基坑为工程背景,开展含水层抽水试验,明确地层富水特性以及水力联系,为基坑施工提供依据；设计地连墙、TRD两种支护以及分层开挖方案,并开展了基坑控制效果现场监测分析。结果表明：(1)影响含水层渗透性因素较多,应采用多种方法比对分析,获取较为合理的水文参数；本工程含水层潜水静水位标高+6.60～+6.80m,第Ⅰ承压含水层静水位标高+3.73m~+3.75m,潜水和承压水之间有较厚的弱透水隔水层,两者之间没有明显的水力联系。(2)地连墙和TRD连接处深层水平位移最大,需要加强重点防控；地连墙侧位移分布近似均匀,TRD墙侧呈现上、中部大,下部小的“刀把”形,地连墙侧水平位移以及地表沉降控制效果均优于TRD墙侧。(3)桩顶和立柱隆沉具有明显的三阶段变化特征,支护方案对桩顶和立柱隆沉的影响差异较小；混凝土撑轴力和基坑外水位变化具有明显的四阶段变化特征；支护方案对第1道混凝土支撑即次支撑轴力的影响较大,最大轴力差异为18.8%；对第2道混凝土支撑即主支撑轴力的影响基本忽略,差异为0.7%。     

不同侧风角作用下Ahmed模型空气动力学特性分析

通过3种数值模拟方法的对比分析,得到最优的模拟方案,故采用分离涡方法对Ahmed模型气动特性进行研究,分析了不同侧风角对钝体尾流的涡量、湍流强度、压力及流线的分布规律的影响,得到了力和力矩系数的变化特征,总结了尾流倾斜角度随侧风角变化的综合公式。研究结果表明,侧风角对钝体尾流特征参数影响不是单调的,在侧风角为30°时钝体尾部涡量最大;钝体尾流倾斜角度与气动力系数随侧风角的增大而增大;侧风角50°时的钝体背部迎风侧压力和头部平均速度也达到最大值。研究结果可以为复杂横向来流条件下汽车运行的安全性和稳定性提供一定依据。     

低渗透砂岩气藏渗流特征及渗透率下限研究

针对川中须家河组低渗气藏含水饱和度高、气井单井产能低、稳产困难的现状,急需优化调整生产方案提高产能。为此,通过计算机断层扫描(computed tomography, CT)技术分析了不同类型储层的孔隙结构特征及其影响;其次,在地层条件下进行实验研究了不同类型岩心的气-水两相、气相单相的渗流特征,并确定了气藏开发的渗透率下限。研究表明,与孔隙度、孔喉半径相比,孔隙类型对渗透率的影响程度更高;随着含水饱和度的提高,气相流动能力大幅降低;束缚水条件下,孔隙型岩心内的气相流动存在启动压力梯度;当生产压差为16 MPa和20 MPa时,对应的渗透率下限分别为0.34、0.27 mD。实际生产过程中,可以通过控制含水饱和度、提高储层渗透率或生产压差的方式提高气井产能。该研究对掌握低渗气藏的气相流动特征、优化调整生产方案具有借鉴意义。