岩土热响应测试中地温场的ANSYS模拟

应用ANSYS软件,建立二维的单井单U型传热模型对岩土热响应测试中地温场的分布规律进行模拟,模拟区半径设为5m,模型传热遵循瞬态热分析理论。为了控制精度,使分析结果更符合实际情况,采用智能网格划分,精度控制为3。在PE管内侧施加恒定热流,温度为37.6℃,热流密度为660 W/m2,在模拟区外边界施加恒定温度13。经过72h的测试过程,得出测井周围岩土体的温度分布规律,模拟区内最高温度37.6℃,最低13℃,影响半径约为1m,地温梯度在测井附近最大,离测井越远地温梯度越小。对模拟结果的分析得出,在测试48h时地温场就达到稳定状态,这与实际的测试时间相吻合。又通过模拟和数理统计得出回填料导热系数、岩土体导热系数与影响半径之间的关系。     

低洼地区建筑的抗浮设计与设防水位合理确定

针对低洼地区建筑抗浮设计不准确,设防水位不合理的问题,提出一种新的低洼地区建筑抗浮设计和设防水位确定方法。在分析工程所在的低洼地区地下水位分布情况及其所要承受的浮力值基础上,以某低洼地区建筑项目为例进行了详细的分析,给出了项目工程概况、所处位置的地质和建筑基础形式,提出了适合此项目的抗浮方法,并经过试验分析发现,在此项目中选择使用板下集中布桩的方式进行抗浮设计,在加上锚杆配筋及板内力计算确定了锚杆布置方式,增加了抗浮性能;同时设防水位取值分别为潜水水位埋深值约2.37 m,承压水水位埋深值约10.42 m时,为最合理,性能最优。     

利用MODIS探测华北平原浅层地下水水位变化的初步研究

地下水是陆地最重要的水资源之一,监测地下水水位的动态变化,无论是对于地下水资源评价还是对陆地生态环境变化的研究,都是必需的.传统的水文地质钻孔监测成本高昂且所得数据仅能代表观测孔附近地下水水位.浅层地下水水位影响着浅层岩土含水量,从而影响着地表热惯量,而热惯量可以通过卫星热红外遥感手段获取.因此,通过热惯量的研究,就可以反演浅层地下水的动态变化.利用MODIS地表温度产品以及地表反照率产品计算得到石家庄-保定地区的表观热惯量,并与典型钻孔地下水水位年际变化进行比较分析,建立相关关系,进而推算整个地区的浅层地下水水位的年际变化.初步研究表明,利用热红外遥感是可以估计区域性浅层地下水水位的年际变化的.     

西安地铁沿线地层地温夏季分布规律观测研究

西安是我国西部黄土地区首个修建城市地铁的城市,但是缺少地铁埋深范围内的地层温度分布规律的资料。通过对西安地铁沿线4个典型地貌单元的土壤长期地温观测研究,得到夏季不同地貌单元地层的恒温层位置和夏季地层地温的分布规律。观测结果表明:皂河一级阶地的恒温层在地表以下10.5 m,恒温层温度为15.3℃;黄土梁洼地恒温层在地表以下16.1 m,恒温层温度为17.0℃;渭河一级阶地恒温层在地表以下10.5 m,恒温层温度为15.6℃;渭河三级阶地恒温层在地表以下10.5 m,恒温层温度为16.4℃.研究结果可为地铁车站和区间隧道的空调工程的初步设计提供参考。     

高密度电法在南京内金川河河道挡墙测量中的应用

通过高密度电法在南京内金川河河道挡墙测量中的应用,验证了运用高密度电法测量挡墙高度和地下水潜水位埋深的可行性,取得了预期的效果。检测结果表明,挡墙地面高度约为2.0 m,潜水位埋深约为3.0 m。挡墙地面高度与潜水埋深结果与验证结果一致。     

岩-土复合地层隧道施工引起建筑物沉降计算

基于随机介质理论,考虑岩层与土层性质的差异性,将地层分为岩层与土层两部分,建立了双层介质计算模型.该模型首先利用沉降预测公式,计算得到岩土分界面的沉降曲线,然后将该沉降曲线与岩土分界面所围成的区域视为"不等厚开挖",获得土层沉降规律.在考虑基础埋深与结构刚度对建筑物变形影响的基础上,经推导得到了建筑物沉降计算公式.最后以贵阳地铁2号线观兴区间暗挖隧道下穿建筑物工程为背景,对比分析了计算值与实测值.结果表明:所建立的双层介质计算模型考虑了岩层与土层两种介质的差异性,计算所得的建筑物沉降值与实测相符.     

利用二氧化硅地球化学温标计算贵州省温泉深部热储层温度

确定热水系统中最高温度即热储层温度,在温泉开发利用的评价中具有重要意义,通过SiO_2地球化学温标,计算出贵州温泉热储层温度在46°～106℃之间,其埋深在1700～3800m,热储层分布及埋深与大地构造部位密切相关。     

鄂尔多斯盆地降雨入渗与潜水蒸发强度研究

以鄂尔多斯沙漠高原区包气带水为主要研究对象,通过在研究区进行野外包气带岩性结构调查,选择典型地段建立原位试验场;试验中选择研究区最具代表性的包气带岩性结构进行包气带水分运移原位试验,进行包气带水分运移机理研究,分析影响降雨入渗与潜水蒸发强度的主要因素;采用数值模拟的手段建立研究区包气带水分运移数值模拟模型,定量计算研究区降雨入渗及潜水蒸发强度,模拟不同条件下的包气带水分运移规律.结果表明,研究区降雨入渗及潜水蒸发强度明显受到当地气象条件、潜水埋深及包气带岩性结构的影响.文中计算得出的不同埋深不同岩性的降雨入渗及潜水蒸发强度可为研究区地下水资源评价提供参考依据.     

地下水渗流对单U形地埋管埋深的影响

为解决因埋深过大而引起的竖直地埋管换热器换热效果不佳的问题,根据黄土高原地区的地质条件,建立轴向岩土分层的单U形地埋管换热器数值模型.通过数值模拟,分别研究了改变含水层厚度、地下水渗流速度和地下水位线高度对地埋管换热性能的影响,并提出了以典型含水层厚度来确定地埋管最佳埋深的方法.结果 表明:当实际含水层的厚度不超过典型含水层厚度时,地埋管最佳埋深的位置为实际含水层底部;反之,地埋管最佳埋深的位置为典型含水层底部;随着渗流速度的减小,典型含水层厚度先增大后趋于不变,在渗流速度为1×10-6 m/s时达到最大值30 m;地下水位线的提高对典型含水层厚度没有影响,但提高了典型含水层的位置,使得最佳埋深变小.     

X100直缝埋弧焊管断裂韧性的裂纹尖端张开位移试验研究

为了检验X100直缝埋弧焊管的断裂韧性,采用三点弯曲多试样法,在室温、-10℃和-30℃下对该焊管的母材、热影响区和焊缝部位进行了裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试结果表明:在同一温度下,CTOD试验的表观启裂值δ0.05、条件启裂值δi和最大载荷值δm的分布规律为母材最好,焊缝次之,热影响区最差;采用裂纹扩展阻力和撕裂模量表征的分布规律为母材最好,热影响区次之,焊缝最差;焊接热影响区组织中含有大量呈块状分布的铁素体,而粒状贝氏体等增强相的含量较少,这会造成其韧性下降,使焊管出现局部失稳现象.     

热管余热回收装置传热特性的模拟研究

为分析热管余热回收装置的运行特性,利用计算流体力学软件对装置进行了数值模拟,对热管换热器在不同结构形式(改变管排数、改变管间距)和不同入口参数(改变烟气的进口速度)时的换热过程进行模拟,获得不同情况下预热空气的温度,得出余热回收装置的最佳运行条件.模拟结果表明4排热管布置时换热效果优于5排,烟气进口速度增大时换热效果也会增强.     

新型重力热管换热器传热性能的实验研究

基于常规重力热管换热器难以安装翅片结构以强化管外换热,提出一种新型结构形式的重力热管换热器,该热管由一些并排的矩形通道而不是通常的圆管组成。并建立实验测试平台,进行一系列对比实验,重点分析加热功率、工质充液率、倾角及冷凝段风速对其运行热阻的影响。研究结果表明:加热功率对热管的运行性能有重要影响;当工质充液率约为20%时,热管换热器具有最小运行热阻;在最佳充液率为20%和加热功率为360 W时,运行热阻随倾角的增加有减小趋势,但当加热功率较大时,倾角对热管换热器的运行热阻影响不大;随着冷凝端风速的增加,热管换热器的运行热阻不断减小。     

地源热泵埋管换热器传热模型的研究进展

分析了国内外地源热泵埋管换热器的传热模型,指出了目前尚存在的问题,提出建立考虑地下水运动影响的更完善的传热模型,这对地源热泵技术在我国南方富水土壤地区的有效推广和应用有着极为重要的意义.     

土壤源热泵地下U型埋管换热器传热模拟研究

介绍了几种常见土壤源热泵U型埋管换热器传热模型,建立了单U型垂直埋管换热器的非稳态传热模型.采用隐式有限差分法对冬季运行工况进行数值模拟,得到了U型埋管出口水温的变化规律及土壤温度场的分布规律.     

管式换热器在混合气体余热回收中的传热优化

为了研究高温混合气体在管式换热器中的传热特性,基于k-ε湍流模型、传热理论和Maxwell-Stefan扩散理论建立三维稳态数值模型,分析物质扩散条件对换热器温度场分布的影响。对换热器进行参数化分析,如冷热流体入口温度、速度,并从?的角度探究换热器的热传递效率。研究发现,物质扩散改变了混合气体中各组分的分布,使在传热中占主导地位的氢气发生回流扩散,反复换热,消耗高温流体热量,降低了换热器的传热性能,与未考虑物质扩散因素相比,等效传热系数从16.564 W/(m~2·K)降为15.955 W/(m~2·K),且在一定的工况参数范围内,换热器的效率在10%～30%之间,冷却效果明显。     

新型重力热管换热器传热特性的数值模拟

提出新型结构形式的重力热管换热器,通过合理简化,建立单根竖直管道的稳态传热物理模型,分别对冷凝段、绝热段和蒸发段建立相应的稳态传热数学模型,应用等热流密度边界条件并通过工程方程求解器(EES)进行了数值计算.计算结果表明:运行热阻计算值总体波动不大,计算结果不能很好地反应充液率对运行热阻的影响;液膜厚度随加热功率增大而增加;液池高度随充液率的增加而增加;充液率较小时,较低加热功率对应的液池高度大于较高加热功率对应的液池高度,充液率较大时,小加热功率对应的液池高度反而低于大加热功率对应的液池高度.     

地源热泵系统的热回收分析

土壤的热堆积问题是地源热泵推广应用过程中必须解决的问题,而热回收是实现土壤热平衡的有效途径.文章结合双冷凝器的设想,分析了一种全年均可进行热回收的地源热泵系统,同时给出了该系统地埋管长度的确定方法.结合对工程实例的具体计算结果表明,该系统能够有效解决热堆积,充分实现全年的放、取热量平衡.     

热漏对混合热阻条件下卡诺热机性能的影响

在混合热阻条件下和卡诺热机性能分析的基础上,进一步研究热漏对循环的影响,导出了有热漏时,混合热阻条件下的卡诺热机的输出功率与效率的关系．     

热管换热器流动与传热的CFD模拟及试验

根据热管换热器结构特点及传热特性，建立了热管换热器壳程流动与传热的三维物理模型。模型中引入了多孔介质模型中的分布阻力和分布热源的概念，通过CFD计算软件模拟研究了热管换热器压力降与温度场分布，模拟研究结果与试验结果吻合良好，为热管换热器的进一步理论研究和推广应用提供了依据。