[發(fā)明專利]一種地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010460942.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN111639378A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李茜;蘇華;陳永強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 成都市集智匯華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51237
• 代理人: 羅艷

1.一種地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法，其特征在于，包括：

接收地埋風(fēng)管截面尺寸、地埋風(fēng)管埋深、地埋風(fēng)管間距、風(fēng)道水平方向長(zhǎng)度、巖土熱物性參數(shù)和逐時(shí)氣象參數(shù)，其中，逐時(shí)氣象參數(shù)包括空氣含濕量、空氣相對(duì)濕度和空氣溫度；

建立單層多管地埋風(fēng)管換熱器傳熱計(jì)算數(shù)值模型：巖土沿地埋風(fēng)管管道方向劃分為若干段，忽略巖土段與段的導(dǎo)熱；地埋風(fēng)管截面尺寸采用截面積相等的原則等效成方管；假設(shè)多支風(fēng)道換熱相同，截面計(jì)算區(qū)域取一根風(fēng)道水平方向長(zhǎng)度的一半；忽略地埋風(fēng)管與巖土熱物性差異；每段巖土溫度采用二維非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散數(shù)值模型計(jì)算；空氣含濕量和空氣溫度只計(jì)算軸向變化，采用逆風(fēng)格式一維非穩(wěn)態(tài)對(duì)流-擴(kuò)散數(shù)值模型計(jì)算；空氣含濕量方程計(jì)算時(shí)忽略擴(kuò)散項(xiàng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法，其特征在于，還包括建立：計(jì)算空氣濕度-計(jì)算空氣溫度-修正空氣濕度-計(jì)算巖土溫度順序計(jì)算算法：

步驟一：接收巖土熱物性參數(shù)、地埋風(fēng)管埋深、地埋風(fēng)管間距、地埋風(fēng)管管徑和地埋風(fēng)管埋管長(zhǎng)度；

步驟二：接收巖土初始溫度、空氣初始溫度及空氣相對(duì)濕度；

步驟三：假設(shè)空氣-管壁傳質(zhì)系數(shù)為零，基于上一時(shí)刻的巖土溫度、空氣溫度和空氣含濕量，聯(lián)立求解當(dāng)前時(shí)刻空氣含濕量；

步驟四：接收當(dāng)前流速或風(fēng)量，采用關(guān)聯(lián)式計(jì)算空氣-管壁對(duì)流換熱系數(shù)；

步驟五：基于上一時(shí)刻的巖土溫度、空氣溫度和空氣含濕量，聯(lián)立求解當(dāng)前時(shí)刻空氣溫度；

步驟六：判斷每個(gè)節(jié)點(diǎn)的空氣相對(duì)濕度是否超過100％：若某節(jié)點(diǎn)空氣相對(duì)濕度超過100％，將其修正為100％或95％，溫度不予修正，并重新計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻空氣含濕量；

步驟七：基于上一時(shí)刻的巖土溫度，當(dāng)前時(shí)刻空氣溫度和當(dāng)前時(shí)刻空氣含濕量計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻巖土溫度；

步驟八：利用計(jì)算出的當(dāng)前時(shí)刻巖土溫度、當(dāng)前時(shí)刻空氣溫度和當(dāng)前時(shí)刻空氣含濕量更新巖土初始溫度，空氣初始溫度和空氣初始含濕量，轉(zhuǎn)步驟三，進(jìn)入下一時(shí)步的計(jì)算，直到完成所有時(shí)步的計(jì)算。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述每段巖土溫度采用二維非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散數(shù)值模型計(jì)算；管壁采用耦合邊界條件；上部邊界距地埋風(fēng)管中心距離為實(shí)際埋深H1，采用第一類邊界條件；下部邊界距地埋風(fēng)管中心為H2≥10m，采用第一類邊界條件；左邊界為風(fēng)管的垂直中心面，采用絕熱邊界條件；右邊界距離風(fēng)管中心W，等于兩地埋風(fēng)管的中心距D的一半，采用絕熱邊界條件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述巖土溫度的離散節(jié)點(diǎn)按以下規(guī)則編號(hào)：地表節(jié)點(diǎn)行號(hào)令為1；地埋風(fēng)管水平中心線上節(jié)點(diǎn)行號(hào)令為NH1+1；計(jì)算區(qū)域底部節(jié)點(diǎn)行號(hào)令為NH1+NH2+1；計(jì)算區(qū)域左邊界節(jié)點(diǎn)列號(hào)令為1；計(jì)算區(qū)域右邊界節(jié)點(diǎn)列號(hào)令為NW+1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述空氣含濕量和空氣溫度采用逆風(fēng)格式一維非穩(wěn)態(tài)對(duì)流-擴(kuò)散數(shù)值模型計(jì)算；入口節(jié)點(diǎn)參數(shù)已知，出口為自由出流邊界條件。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地埋風(fēng)管換熱性能的逐時(shí)數(shù)值模擬方法，其特征在于，所述空氣離散節(jié)點(diǎn)按以下規(guī)則編號(hào)：入口節(jié)點(diǎn)號(hào)令為k＝1；末端節(jié)點(diǎn)號(hào)為k＝NZ。