地源热泵地埋管随机传热灵敏度分析

在当今的能源与环境研究领域中，地源热泵技术已经成为了备受关注的课题之一。地源热泵系统的核心部件之一是地埋管，它负责将热能从地下传递到系统中，或者将系统中的热能传递到地下。这个过程涉及了复杂的传热过程，其研究中存在诸多随机性影响因素。本文《地源热泵地埋管随机传热灵敏度分析》由陈德超与陈志华撰写，就是围绕这些随机性因素进行的研究。 地埋管传热研究中随机性影响因素众多，这些因素包括土壤热物性、埋管入口温度、土壤温度、埋管半径、管内流速以及埋深等。这些参数在实际应用中具有很大的变异性，难以用确定的数值准确描述。因此，研究地埋管的传热特性时，采用随机变量的方法能够更加贴合实际地反映地埋管的传热性能。 为了分析这些随机变量对地埋管传热性能的影响，陈德超和陈志华采用了基于地源热泵地埋管流固耦合模型的方法。流固耦合模型是将流体力学与固体力学相结合的模型，它可以用来描述在热泵运行过程中，流体在U形管中流动时，与周围土壤进行热量交换的复杂物理过程。 在研究中，作者选取了多种系统参数作为随机变量，并假设这些参数服从均匀分布。采用蒙特卡罗随机有限元法（Monte-Carlo stochastic finite element method）进行数值模拟，蒙特卡罗法是一种统计模拟方法，它通过随机抽样来近似计算概率分布，非常适合处理具有随机性质的物理问题。 通过模拟，研究人员得出了地埋管出口温度和换热量的分布情况以及对各参数的灵敏度。分析结果揭示了地埋管出口温度及换热量对入口温度的敏感性最高，其次对土壤温度、管内流速、土壤热物性系数、U形管埋深及U形管等效半径也较为敏感。此外，作者还得到了地埋管出口温度及换热量随各参数变化的曲线规律。 这项研究不仅对地源热泵系统的实际应用有重要的指导意义，而且对地埋管的可靠性设计与优化提供了理论依据。通过明确各参数对地埋管传热性能的影响，可以指导工程师在设计与施工时对关键参数进行重点控制，提高地源热泵系统的效率和可靠性。 需要指出的是，本文的关键词“地埋管”、“蒙特卡罗法”、“随机有限元”和“灵敏度”不仅精准概括了研究的核心内容，也凸显了研究方法与目的。文中所用的中图分类号为“TU831”，这是一个专门针对供暖、通风与空调技术领域的分类代码。 本文《地源热泵地埋管随机传热灵敏度分析》通过随机有限元方法分析了地埋管传热的随机性影响因素，得出了对工程设计与运行具有指导价值的结论。这对于地源热泵技术的发展与应用具有重要参考意义，同时也展示了蒙特卡罗法在随机热传递问题中的强大应用潜力。