一、土壤中温度场影响的理论和实验研究进展（论文文献综述）
王博[1]（2021）在《石油烃污染土壤间接热脱附关键影响因素研究》文中研究表明本文以石油烃污染土壤（petroleum hydrocarbon contaminated soils,PCS）为研究对象,以去除土壤中的石油烃（Total petroleum hydrocarbons,TPHs）,降低热脱附过程的能耗为目的,搭建中心加热螺旋式间接热脱附实验台,对PCS热脱附影响因素和土壤理化性质进行了基础研究,并对间接热脱附过程中土壤的温度场分布和热修复能耗进行了系统分析。本文主要结论如下:TPHs的热脱附效率随加热温度/加热时间的增加先显着提高后趋于平稳,加热时间一定程度可以弥补加热温度的不足。对于长期风化的土壤,污染物大量聚集在土壤颗粒、团聚体内部,热脱附前期更难去除,加热5 min时实地PCS热脱附效率比模拟PCS低20.95%,30 min时热脱附效率基本持平。粒径会显着影响土对TPHs的吸附能力和污染物的传热传质能力。小粒径土壤颗粒比表面积大,吸附能力更强,粉壤土对重柴油的吸附可达37800mg·kg-1,远高于粗砂的9320mg·kg-1。大粒径土壤颗粒表面污染物易挥发,孔隙内部污染物较难去除;小粒径土壤受扩散速率影响,污染物持续稳定的从土壤中释放。250℃下加热5min粗砂TPHs降至1730 mg·kg-1,而30min后仍有490 mg·kg-1残留;砂壤土的热脱附效率则是有5min17.73%稳步提升至30min92.20%。土壤水分对热脱附的影响主要体现在水分蒸发会消耗大量热量,且水分的迅速蒸发可能导致土壤结壳,阻塞内部污染物的去除。污染物初始浓度则对热脱附效率无明显影响。二级动力学可以较好的拟合TPHs的热脱附过程,大庆PCS的二级反应速率常数k2对应R2>0.98021。热脱附后土壤平均粒径先增后减再增,整体呈增大趋势,加热45min土壤平均粒径增大6.36um,扫描电镜下可以观察到土壤颗粒明显团聚,而土壤颗粒内污染物的挥发可能导致土壤团聚体破裂,从而表现出局部粒径减小。土壤孔隙率整体增加,加热45min孔隙率从49.03%提高至54.75%。土壤总有机质（TOM）显着较少,150℃下加热15min,TOM减少了7.5g/kg,说明部分TPHs以土壤有机质的形式存在后受热挥发。土壤的导热系数和定压比热容与温度近似成线性关系,随温度升高逐渐增大。5kg/h的间接热脱附实验台模拟数据显示,容积利用率会影响土壤平均温度与径向温度。随着容积利用率的增加,土壤平均温度和径向温度逐渐降低,土壤热容越大,差异越明显。提高热空气温度可以提高土壤温度,但不能明显增强对流换热或热辐射过程,中心加热的换热效率仍然比较低。外部加热拥有更大的换热面积和更好的传热系数,表现出更好的升温效果。对本文的间接热脱附实验台进行热平衡分析和能量计算,发现影响热脱附装置热效率的因素主要为加热器和热脱附单元的两处热空气输运热损失、热脱附单元的热损失和换热效率低。可通过改变设备结构、减少热空气行程和余热回用来减小热损失。可通过改善热空气的对流传热、改变传热方式、改变装置结构三种途径来强化传热。
熊坤[2]（2021）在《土壤高温储热条件下热湿迁移规律的实验及模拟研究》文中研究表明土壤高温储热作为太阳能跨季节储存技术的一种高效、实用的方式,逐渐得到了广泛的关注。我国土壤高温储热技术还处于起步阶段,研究高温度梯度作用下的土壤热湿迁移特征和机制是推广和发展这一技术的关键。鉴于此,本文首先对不同类型和不同初始含水率的土壤导热系数进行了实验和模型研究,构建了一个与土壤饱和度有关的土壤导热系数计算模型;而后以中砂为介质进行了低温（35℃）、中温（53℃）和高温（65℃）储热条件下的土壤热湿迁移规律的实验研究;之后利用Hydrus-1D软件模拟研究了土壤高温储热条件下的热湿迁移规律。主要结论如下:（1）以非饱和砂土、砂壤土、壤黏土和粉黏土为研究对象,研究了其含水率分别为0%、3%、5%、8%、10%、13%、15%、18%和20%时的导热系数变化规律。结果表明,土壤导热系数随着含水率的增加呈现出非线性的增长,在低含水率时土壤类型是影响导热因素的主要因素,孔隙度主要影响土壤干燥状态下的导热系数,土壤组成成分主要影响含水率较高时的导热系数。（2）基于导热系数实验构建了一个与土壤饱和度、土壤类型、孔隙度和石英含量有关的导热系数模型,然后利用8种实验土壤的实测值对模型参数进行了率定,而后使用文献中加拿大和中国的51种不同类型土壤的导热系数值进行了模型验证。结果显示,RMSE、PBIAS和NES值分别在0.038～0.18、-0.262～0.079和0.758～0.996之间,均优于目前常用的导热系数计算模型,表明所建模型的适用范围更广、精度更高。（3）由一维土柱实验装置研究的高、中、低温度下的土壤热湿迁移实验可知,在高、中、低温度下土柱内各测点的温度变化趋势相同,即:土柱内各测点温度随着储热时间的增加,均表现出先快速增长后趋于稳定的总体趋势;距储热端距离相同的条件下,土壤储热温度越高,各测点之间温度梯度越大。在距离储热端附近,土壤含水率会出现峰值现象,且峰值随着储热温度的提高呈先增大后减小的趋势,达到稳定时土壤含水率低于初始土壤含水率。（4）高温储热条件下的热湿迁移数值模拟研究表明,土壤含水率小于0.1 m3m-3时,储热端附近的土壤含水率不断减低且速度较快,土壤含水量会一直降到土壤残余含水量,导致储热后期土壤温度出现下降现象,直接影响了土壤的储热效率。当初始含水率为0.15～0.2m3 m-3时,土壤所能储存的热量最高。储热温度越高,土壤所能达到的温度越高,储热过程中储热端附近土壤损失的热量越多。
郭诗洁[3]（2021）在《考虑温度影响的非饱和土中污染物迁移模型解析解》文中研究说明近年来,随着土壤污染问题的日益突出,越来越多的学者针对土壤中污染物迁移问题开展了一系列理论及试验研究。热脱附通过加热使附着在土颗粒上的污染物脱离,能够有效处理土壤污染问题,已成为处理场地污染问题的主要技术手段之一。因此,研究热脱附过程中温度诱发的污染物迁移问题十分必要。本文的主要研究内容及结论如下:（1）基于热传导方程及污染物迁移模型,结合温度对污染物迁移的影响,建立了考虑温度影响的非饱和土中污染物迁移模型。利用积分变换法和特征函数法推导得到该模型解析解,与试验和解析解结果对比后发现该模型能较为准确地模拟温度影响下污染物迁移过程。（2）利用污染物迁移模型的解析解,得到在不同温度、不同Soret系数条件下污染物的迁移过程,研究了有无温度、温度大小及Soret系数对模型结果的影响规律。结果表明:（1）污染物迁移达到稳定时,考虑温度影响的污染物浓度明显高于不考虑温度影响的污染物浓度。（2）温度越高,Soret系数越大,污染物迁移达到稳定时污染物浓度也越大。另外,利用模型解析解,进一步分析了模型长度、阻滞因子及体积含水率等模型参数对污染物迁移过程的影响规律。研究表明,随着模型长度的增加,在迁移初期污染物浓度趋于一致,达到稳定时浓度增加;阻滞系数越大,污染物迁移达到稳定的时间越长,但稳定后污染物浓度基本一致;污染物在非饱和土中浓度较饱和土中浓度低。（3）基于前述已建立的污染物迁移模型,考虑污染物迁移过程中孔隙介质的固结变形,利用非饱和土的一维固结理论,建立了小变形固结下非饱和土中污染物迁移模型。该模型考虑了污染物迁移过程中的热扩散作用、对流作用和吸附作用,可较为准确地模拟温度及固结变形对污染物迁移过程的影响。利用积分变换法和特征函数法得到了该模型的解析解。（4）利用小变形固结下非饱和土污染物迁移模型的解析解,探讨了固结压力对污染物迁移的影响。研究表明:（1）随着固结压力大,污染物迁移达到稳定时间越短。这说明固结压力促进了污染物的迁移过程。（2）污染物迁移初期,同一位置处污染物浓度随固结压力的增大而增大;迁移后期,污染物浓度随固结压力的增大而减小。（3）在同一固结压力下,随着温度、Soret系数和体积含水率的增大,污染物浓度也随之略有增加,但增加的幅度有限。
李晓霞[4]（2021）在《太阳能跨季节储/供热系统动态特性及运行策略研究》文中研究指明针对太阳辐照和建筑负荷的时变特性,以及太阳能资源与供暖需求在时间上的不匹配性等问题,太阳能跨季节储/供热技术是提高太阳能供热系统运行稳定性及太阳能贡献率的有效途径之一。对于已投入运行的太阳能跨季节储/供热系统,影响其太阳能保证率和运行能耗的主要因素有:系统各部件间能量传递关系、系统的动态运行特性、集热子系统的性能提升和运行策略的优化设计。围绕以上问题,本文采用理论和实验研究相结合方法,以全面提升系统太阳能利用率及降低一次能源消耗为目标,从“开源”和“节流”两个方面,开展相关研究工作,本论文的主要研究内容和结论如下:（1）基于矾山黄帝城小镇3000 m2太阳能跨季节储/供热系统,开展聚光-吸热-储热-供热-负荷全系统全年实验研究。首先,分析了系统各部件能量传递与转换规律;其次,依据系统的运行模式和策略,分析不同运行模式对系统部件的动态性能的影响特性,以及子系统间联动控制下,系统运行模式切换机制;最后对系统进行全年实验研究,分析系统整体运行性能。分析结果验证了太阳能跨季节储/供热系统应用于北方采暖的可行性。系统中塔式聚光吸热系统在典型工况下,集热场效率可达50.8%以上;跨季节储热水体储热季储热效率达72.0%,首年运行总储热效率为49.4%。（2）作为太阳能跨季节储/供热系统的核心部分,本文开展塔式聚光吸热系统仿真模拟研究。建立塔式聚光吸热系统光热耦合模型,包括:定日镜场模型和非均匀能流密度下塔式吸热器的一维非稳态仿真模型。并通过多种工况实验,对该模型进行全天动态验证,并分析运行参数对吸热器热效率和热损失的影响机理。结果表明:在不同控制模式下,入口温度对吸热器热性能影响不同。在定流量控制模式下,太阳能吸热器热效率随入口温度的升高而降低;而在变流量控制模式下,吸热器入口温度对吸热器性能影响较小。入射功率对吸热器的热性能影响较显着,增加入射功率可有效提高吸热器热效率,而且出口温度越高影响越大。集热系统入口温度高于60℃以上时,在不同辐照条件下,塔式聚光吸热系统热性能均优于平板和真空管集热系统,且太阳辐照越小,差异越明显。（3）建立了包含塔式聚光吸热系统、跨季节储热水体、缓冲水箱、循环水泵、建筑负荷等主要单元模块的全系统数学模型。基于TRNSYS 17.0软件平台以各部件能流传递关系为核心,结合系统的运行策略,搭建以实验系统为原型的全系统的动态模拟仿真平台,并进行系统级实验验证。并针对跨季节储热水体温度变化特性提出一种量-质调节相结合的供热策略。本系统搭建为研究太阳能供热系统的动态特性和运行策略研究奠定了基础。（4）开展系统在不同时间维度内动态运行特性研究,并揭示运行策略及相关参数对系统性能的影响机理。结果表明:在“源-荷”等非稳态边界条件作用下,通过子系统间协同调控,系统实现高效稳定运行,系统全年太阳能保证率可达85.9%。集热侧良好的运行策略可以有效地提高系统储热季运行性能,变流量定温调节下跨季节储热水体的?效率较定流量连续运行可提高4.7%,在储热季末期,变流量定温调节模式较温控模式,吸热器月平均热效率可提高4.8%以上。与实验系统中采用的定温定流量供热策略相比,量-质调节相结合运行策略下,系统太阳能保证率可提高17.5%,且泵耗降低44.6%。集热侧采用变流量定温控制且供热侧采用量-质调节相结合调控方法,结合第四代较低温供热技术,系统太阳能保证率可达到95.0%。
张来军[5]（2021）在《渗流场下能量桩换热及热-力耦合特性的理论和实验研究》文中研究说明能量桩作为一种将地源热泵（GSHP）地埋管内置建筑桩基中而构成的兼具建筑承重与排热（取热）双重功能的新型能源地下结构,因其相对于传统GSHP系统,节约埋管占地面积、降低钻孔费用而在建筑工程领域逐渐得到应用。实际工程应用中,桩周土壤中通常会存在某一深度的地下水渗流场,渗流的存在可以强化能量桩的传热性能,但换热性能的变化必然会改变其力学特性,进而对其承载性能产生影响。目前对能量桩的换热和热-力耦合特性的研究已经较为充分,然而,现有研究较多的只考虑渗流场对能量桩换热性能的影响,渗流场对能量桩热-力耦合特性影响的研究相对较少。为此,本文搭建了能量桩渗流模型实验台,并建立了对应的三维数值模型,从理论和实验两方面,探讨了渗流场下不同因素对能量桩换热及热-力耦合特性的影响。数值模拟方面,利用Fluent 19.2和Abaqus 2019软件建立了渗流场下能量桩的顺序热-力耦合数值模型,探讨了地下水渗流和渗流场下桩内并联U型管配置、埋管布置形式、U型管管径、运停时间比等因素对其热力学特性的影响规律。结果表明,夏季工况能量桩在60m/a水平渗流下对应的换热量相对于无渗流工况可增加1.34倍,桩身温升可降低9.12%,且在降低桩身位移、附加温度荷载、侧摩阻力的变化幅度的同时,也缩短了其运行参数达到稳定所需的时间;渗流场的存在可以显着减少渗流上游的土壤热影响范围,但会明显增加渗流下游的热影响范围;桩埋管并联数量和管径的增加可以提高能量桩的换热量,但也加剧了桩身温度、位移和附加温度荷载的变化,因此对于特定尺寸的能量桩存在最优的桩埋管数量和管径尺寸配置;在本文模拟条件下,能量桩的不同埋管布置形式对应的桩顶位移最大差别仅为0.005%Dpile,但日换热量最大差别可达到14.08%;加大运停时间比,单位桩深换热量衰减幅度增大,且恢复期结束后桩身温度、位移和附加温度荷载的残余值均会增大。模型实验方面,搭建了能量桩渗流实验台,开展了饱和砂与干砂工况下能量桩的热力学特性、不同渗流速度和渗流水位线对能量桩换热和力学特性影响的实验研究。结果表明,与干砂工况相比,饱和砂对应的换热量可提高3.19倍,同时可有效削减桩身及桩周土壤温度、桩身热应变、桩端和水平方向土压力的变化幅值,但也使得土壤热影响范围增加了 47.06%;此外,运行期间饱和砂的桩顶位移变化值大于干砂,恢复期结束后反而更接近初始值;渗流速度的增大,强化了渗流场转移桩土中热量的能力,提高了单位桩深换热量,同时也能有效减少桩身温度、热应变、桩顶位移、桩端和水平土压力的变化值;渗流水位线的深度决定了桩身与渗流场的接触面积,渗流水位线越浅,对应的能量桩换热性能也就越好,与此对应的桩身温度、桩身热应变、桩端和水平土压力变化值越小。本文旨在探讨地下水渗流以及渗流为基本条件下不同影响因素对能量桩换热和力学特性的影响规律,以期为其进一步深入研究和工程应用提供理论指导与技术支持。
周立增[6]（2021）在《温度梯度作用下非饱和硫酸盐渍土水盐迁移及其变形特性研究》文中提出盐渍土广泛分布在中国西部的干旱和半干旱地区,其内部多物理场之间的相互作用是该区地质环境系统灾变的主要因素,引发了如土体盐渍化、荒漠化等一系列的环境问题,严重危害了大多数植被的生长。同时,由于地质环境与工程建设的回馈效应,导致了工程病害（如盐胀引起的力学响应,溶蚀引起的变形和稳定性问题）频发。在改善上述盐渍土的环境问题及工程病害问题之前,有必要就盐渍土水盐迁移过程及其变形特性进行研究分析。鉴于此,针对盐渍土在温度梯度作用下的水、盐迁移机理和变形机制进行了较为深入的研究,主要的内容及结论包括以下几个方面:（1）盐渍土水盐迁移过程涉及到复杂的多场耦合行为。基于多孔介质理论以及连续介质力学原理,建立了描述温度梯度作用下非饱和盐渍土水–热–盐–气–力多场全耦合理论模型。该模型从固、液、气三相系统的质量、能量和动量三大守恒定律出发,在传统耦合模型的基础上考虑了孔隙率演化、盐分的解吸–吸附效应、热渗透作用以及盐分对孔隙水体相变过程的阻滞作用对上述多场耦合过程影响。（2）通过选取孔隙率、孔隙水压力、孔隙气压力、温度、含盐量和位移等基本未知量,并利用Comsol Multiphysics多物理场仿真软件分别对常温度梯度和变温度梯度作用下的多场耦合过程进行了数值模拟。通过已有的模型计算结果、实验数据以及室内试验的实测结果对理论模型及模拟结果加以验证。结果表明,该模型可以较好地揭示非饱和盐渍土在温度梯度作用下的水、盐迁移机制和变形机理;非饱和盐渍土的传热传质过程涉及到包括温度场、水分场、气体场、盐分场、力场等多场在内的强耦合作用,各场相互依存,彼此牵制,导致热质迁移在空间上的不均匀分布。（3）在验证理论模型合理性的基础上,本文进一步分析讨论了盐分的吸附效应、热渗透作用对上述多场耦合过程影响。分析结果表明:吸附作用使土壤的微观孔隙结构发生变化,影响传热传质过程及其变形特性,并且吸附作用对温度场的影响远大于对其他场的影响;热渗透作用对热传导、孔隙流体的对流、盐分的解吸-吸附等迁移等过程的影响较大,而对孔隙水的相变、水蒸气及盐分的扩散过程影响较小;热渗透作用通过影响热-力、水-力、气-力等响应过程,引起土体变形速率和变形数值的变化,进一步影响土体的微观孔隙结构。（4）基于Pitzer离子理论模型分析了盐分对孔隙水体相变过程的阻滞作用。其结果表明,土体中的盐分可以阻滞孔隙水体的相变过程,并减弱盐渍化区域的第一类“锅盖效应”,从而降低水蒸气压力。
余本海[7]（2021）在《热力管道泄漏与热损若干问题研究》文中研究表明热力管道属于生命线工程,在城镇化建设中广泛应用。但由于磨损、老化、腐蚀、自然灾害以及施工等因素影响,管道运行事故频繁发生,造成能源大量浪费,同时国内外针对热力管道安全运行问题现有研究主要局限于热水管道和热油管道,较少涉及蒸汽热力管道。因此,本论文选取蒸汽热力管道为研究对象,通过对管道泄漏与保温层缺失热损问题进行研究,分别为精准定位热力管道泄漏点位置以及快速检测管道保温层失效与损伤技术的研发提供理论依据。本文研究内容如下:（1）针对热力管道泄漏问题,首先通过土工试验测定管道周围填埋土壤类型、粒径级配以及基本性质,其次基于全尺寸热力管道实验平台对蒸汽热力管道在不同压力（0.23MPa,0.28MPa）工况下开展泄漏试验,同时利用温度传感器监测管道周边土壤温度变化情况。试验结果表明:根据温降特性与温度范围可将蒸汽泄漏后管道周围土壤温度场分为高温区、温度梯度区以及土壤自然温度区。高温区位于管道泄漏点附近,温度与供热介质温度相近;温度梯度区与高温区相邻,该区域内土壤温度变化剧烈;土壤自然温度区位于温度梯度区外侧,土壤温度与周边环境相近,并趋于稳定。（2）基于CFD方法对上述管道泄漏试验进行仿真分析,模拟结果中管道泄漏点周围土壤温度场变化趋势与试验结果吻合度较高,同时由于模拟过程中采用的简化模型以及试验误差等因素,模拟结果与试验结果中土壤温度在时间分布上存在一定合理误差。通过以上分析,验证了利用数值模拟方法求解管道泄漏后周围土壤温度场分布的可行性。（3）针对埋地蒸汽热力管道实际泄漏问题,通过设置合理边界条件,利用数值模拟方法,研究泄漏朝向（正上方,侧方,正下方）以及土壤孔隙率对蒸汽泄漏后管道周围土壤温度场分布的影响。模拟结果表明:管道泄漏后土壤表面温度场将发生改变,且正上方泄漏时地表发生热反应所需时间最短;侧向和正下方泄漏时土壤热力影响区在蒸汽扩散方向上范围更大;土壤孔隙率增大使得蒸汽扩散路径更随机,热量衰减减缓,管道周边土壤热力影响区范围更大。（4）利用全尺寸热力管道实验平台,在不同压力工况下开展蒸汽热力管道保温层完好与不同长度缺失运行对照试验。试验结果表明:管道稳定运行时,蒸汽介质与管壁之间温度差、系统冷凝水生成速率以及管道水击风险系数均随保温层缺失导致热损的增大而增大;与保温层完好状态相比,保温层缺失时管道系统单位时间冷凝水变化量与热损符合一定线性拟合关系;在一定压力范围内,管道水击风险系数随压力的升高而降低。图[44]表[15]参[104]
刘家巍[8]（2021）在《原位热传导修复有机污染土壤温度场模拟研究》文中认为近年来随着经济社会发展,因工厂异地搬迁等原因产生的有机污染场地修复需求日益增加,土壤修复产业发展迅速。本文基于多孔介质相关理论,借助数值模拟方法对原位热传导（Thermal conduction heating,TCH）修复技术实施过程中的温度场变化开展模拟计算研究,将蒸发干燥模型应用到原位热脱附的温度场模拟预测中去,本文得出的主要结论如下:多孔介质蒸发模型计算所得1-3号温度监测井温度平均值在16个时间点中与中试试验偏差最大值为23.6℃,偏差最小值为0.1℃,多孔介质蒸发干燥模型从温度变化的整体趋势上能够较好描述原位热脱附温度场变化过程。棒状热源的热修复范围与土壤中热量传递过程有关,与热源距离的远近直接影响到温度变化快慢,近热源区域温度变化速率较快,前期蒸发率相对较大;垂直方向上在超出加热棒深度以外区域温升速率较慢。温度场变化与湿度场变化存在较强的关联性,水分含量会影响温升时间和热修复范围,初始含水率对温升曲线有较大影响,这是由于蒸发质量源项与水分较高的汽化潜热值所导致。较高的初始含水率将导致较长的温升停滞阶段,高含水率土壤在加热初始阶段因为湿土的导热系数较大因此温升速度较快;从整个加热周期来看,低含水率土壤因为水分更早蒸干,较快结束温升停滞阶段。热量传递具有延迟性,污染场地在停止加热后保温一段时间,低温区域利用热量传递的延迟性及余热将继续持续升温一段时间,有助于提升整体修复效果。场地土壤种类质地对温升曲线有较大影响,受土壤属性中的基本物理参数包括导热系数、比热容等影响;土壤的渗透性对加热效果具有显着影响,当渗透性较好时,孔隙间液体流通能力提升,促进了温度的提升。加热棒作为修复场地的能量来源,间距和排列方式对于场内温度大小及温度分布均匀性有较大影响。在考虑同一区域且同样加热棒数量的情况下,较密集的间距会导致加热棒临近区域较好的温升效果,但因有效加热半径的限制,场内温度分布均匀性较差,不利于整体修复效果提升,在结合成本条件下覆盖整个场地且尽量密集的排布会取得较优温升效果。在相同修复区域以及加热棒数量和间距条件下,三角形排布方式在所取16个温度测点温度平均值高于六边形排布方式,但温度场分布均匀性较差,三角形排布在工程应用中应保证边缘区域的热源全覆盖以保证整体修复效果的可靠性,六边形排布方式应考虑保证足够的修复时间。
肖培尧[9]（2020）在《严寒地区土壤源热泵换热器土壤温度场研究与模拟分析》文中研究说明随着社会经济发展水平不断的提升,人们对于健康舒适环境的需求也变高,因而导致我国每年在空调采暖上的能源需求量也在逐年递增。由于过去在能源利用方面的不平衡性,使得能源日益短缺。传统采暖方式已然不符合时代的要求,利用可再生能源进行制冷与采暖成为了未来发展趋势。随着科技的进步,地源热泵的发展也日趋成熟。作为一种利用可再生清洁能源的空调采暖技术,有越来越多的学者开展了对于地源热泵的研究。其中关于提高换热器的换热效率、减少对土壤温度场的影响,是诸多学者以及研究人员的主攻方向。本文通过结合位于黑龙江省兰西县的实际工程,开展了有关土壤源热泵在严寒地区运行方面的研究工作。首先对钻孔进行热响应实验,得到土壤热物性参数以及钻孔的取热能力。随后利用监测系统得到,在冬季供暖期间实际工程运行的数据,总结土壤源热泵在严寒地区供热期前后,土壤层温度以及其他参数的变化规律,并通过土壤恢复期温度的变化提出改变运行策略的想法。建立土壤源热泵单U型管的三维换热模型,根据实验结果验证模型的有效性,并对比分析间歇与连续运行两种策略对土壤温度场的影响。最后,建立管群换热模型,主要分析不同单管间距下对土壤温度场以及中心区域换热器效率的影响。利用此模拟对比分析连续与间歇两种方式经过长期运行后,在径向上的温度以及土壤温度场的变化。结果显示,长期运行后间歇方式的土壤平均温度下降了1.09%,连续方式下降了3.7%。在换热结束后,间歇方式的温度影响半径要远小于连续运行方式。通过管群的模拟结果发现,单管的距离对土壤温度场以及中心区域的换热效率是有影响的。在模拟运行6个月后,单管间距为5m、6m、7m的土壤平均温度分别下降了10.41%、9.44%、8.46%。而中心区域换热器效率相对于间距5m的模型分别提高了17.34%、29.5%。本文通过实验探究,总结出土壤源热泵在严寒地区的运行规律。通过数值模拟分析单U型管的不同运行策略、换热管群的不同钻孔间距对土壤的影响程度。通过以上研究能够为严寒地区,在土壤源热泵的运行策略、钻孔布置、土壤温度变化等方面提供参考。
侯正芳[10]（2020）在《竖直套管式地埋管非稳态传热实验与模拟研究》文中指出化石燃料的大量消耗给当今环境造成了很大污染,作为可再生能源之一,浅层地热能因此得到了广泛的应用。地源热泵作为一种有效的技术手段,在浅层地热能利用方面扮演着重要的角色。其中,地埋管换热器传热性能的好坏直接决定了地源热泵运行的高效性和稳定性。目前针对地埋管换热器的研究大多集中于U型地埋管换热器。相比之下,竖直套管式地埋管换热器具有结构简单、充分利用钻孔资源以及换热量大等优势,而正得到逐渐的认识和应用。但目前针对竖直套管式地埋管换热器传热性能的实验与数值模拟研究相对较少。为此,本文搭建了砂箱实验台以及建立了三维竖直套管式地埋管数理模型,通过实验和数值模拟两种方法研究了竖直套管式地埋管换热器及其周围土壤的非稳态传热特性,以期望为竖直套管式地埋管换热器的应用和认知提供理论依据和具体指导。本文首先搭建了竖直套管式地埋管传热特性砂箱实验台,实验研究了竖直套管式地埋管非稳态传热特性,分析了流体进口水温、进口流量及蓄取热运行模式等因素对竖直套管式地埋管及其周围土壤传热特性的影响,获得了竖直套管式地埋管周围土壤温度、单位井深换热量以及平均传热系数的变化规律。实验研究结果表明:在满足地埋管材质温度变形范围内,可通过提高进口水温来提高单位井深换热量;流体进口水温越高,距离地埋管较近处土壤的温度变化越明显;增加流体进口温度和流量对于钻孔处土壤平均传热系数并无较大影响;土壤蓄热过程中,流量越大,其土壤温度越高;在交替运行模式分别为1:1与1:2情形下,运停比越小,地埋管周围土壤温度波动范围越大;连续运行模式下,平均传热系数呈现出先下降随后保持不变的变化规律;间歇运行模式下,平均传热系数在036（W/m?℃）之间波动,呈现出由高到低逐渐趋于零的上下波动的周期性变化;取热过程中,针对径向距离较远处的土壤温度波动受到运停比的影响会小;间歇运行模式下的单位井深换热量比连续运行模式下的高;相对于单一蓄热或者取热运行时,连续运行蓄/取热交替过程的单位井深换热量较高,并且其平均传热系数较大。然后,本文建立了三维竖直套管式地埋管换热器非稳态传热数理模型,利用本文所得实验数据对数理模型进行了实验验证。在此基础上,数值模拟研究了竖直套管式地埋管换热器非稳态传热过程,分析了管径、进出口方式、循环介质、回填材料、土壤初始温度以及底部间距等因素对竖直套管式地埋管换热器非稳态传热特性的影响,获得了单位井深换热量、能效系数以及地埋管周围土壤温度的变化规律,讨论了套管式地埋管换热器的热短路现象。数值模拟研究结果发现:外管径不变,内管径越大,单位井深换热量越大;内进外出流动方式下的单位井深量较大;循环介质导热系数越大,单位井深换热量越大;土壤初始温度越低,单位井深换热量越大;内管径越大,土壤初始温度越高地埋管换热器的能效系数好;管径组合为90/54时,热短路现象最严重;循环介质选用氯化钙溶液可以有效的减缓热短路现象。回填材料的导热系数越大,同一径向距离的土壤温度越高;外进内出的流动模式下,温度在径向距离方向上影响的范围大。在本文计算条件下,内管底部与外管底部之间的距离为1.5m时,地埋管中的流体与周围土壤传热效果较好;渗流速度越大,地埋管换热量也就越大,沿着渗流方向出现热堆积的现象。
二、土壤中温度场影响的理论和实验研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、土壤中温度场影响的理论和实验研究进展（论文提纲范文）
（1）石油烃污染土壤间接热脱附关键影响因素研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语符号对照表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 土壤污染现状 |
| 1.1.1 土壤污染物 |
| 1.1.2 土壤污染概况 |
| 1.2 污染土壤修复技术 |
| 1.2.1 物理修复技术 |
| 1.2.2 化学修复技术 |
| 1.2.3 生物修复技术 |
| 1.2.4 联合修复技术 |
| 1.3 热脱附技术应用及研究进展 |
| 1.3.1 热脱附技术原理及分类 |
| 1.3.2 热脱附技术影响因素 |
| 1.4 课题背景和意义 |
| 1.5 技术路线与研究内容 |
| 2 实验材料与方法 |
| 2.1 实验装置和实验材料 |
| 2.1.1 实验装置 |
| 2.1.2 实验试剂与材料 |
| 2.1.3 实验方法 |
| 2.2 样品采集方法 |
| 2.2.1 石油烃实地污染土壤样品的采集与制备 |
| 2.2.2 重柴油污染土壤样品的采集与制备 |
| 2.3 样品分析方法 |
| 2.3.1 土壤污染物分析方法 |
| 2.3.2 土壤理化性质分析方法 |
| 2.4 质量保证和质量控制 |
| 3 螺旋式间接热脱附装置的搭建与预实验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 热脱附装置搭建 |
| 3.2.1 设计制作 |
| 3.2.2 操作步骤 |
| 3.3 热脱附效果验证 |
| 3.3.1 试验台验证方法 |
| 3.3.2 验证效果 |
| 3.3.3 间接热脱附预实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 石油烃污染土壤热脱附关键影响因素研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验工况 |
| 4.3 运行参数对热脱附效率的影响 |
| 4.3.1 加热温度 |
| 4.3.2 加热时间 |
| 4.4 土壤特性与污染物初始浓度对热脱附效率的影响 |
| 4.4.1 土壤粒径 |
| 4.4.2 土壤初始含水率 |
| 4.4.3 污染物初始浓度 |
| 4.5 土壤热脱附动力学 |
| 4.5.1 二级动力学模型拟合 |
| 4.5.2 加热温度的影响 |
| 4.6 土壤理化性质变化 |
| 4.6.1 土壤粒径与表面形貌变化 |
| 4.6.2 土壤孔隙率变化 |
| 4.6.3 土壤有机质变化 |
| 4.6.4 土壤矿物组成 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 间接热脱附数学模型及土壤参数 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 间接热脱附传热模型 |
| 5.2.1 基本假设 |
| 5.2.2 控制方程 |
| 5.3 模型参数与工况 |
| 5.3.1 土壤相关参数 |
| 5.3.2 部分工况参数 |
| 5.4 土壤出口温度验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 土壤间接热脱附温度场模拟与能耗分析 |
| 6.1 不同加热方式下土壤温度场分布 |
| 6.2 不同中心加热温度的影响 |
| 6.3 不同初始含水率的影响 |
| 6.4 不同容积利用率的影响 |
| 6.5 热脱附装置节能降耗分析 |
| 6.5.1 热平衡分析与能耗计算 |
| 6.5.2 热损失与降耗方向 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 不足之处和研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历和研究生期间成果 |
（2）土壤高温储热条件下热湿迁移规律的实验及模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究进展及存在问题 |
| 1.2.1 土壤导热系数研究进展 |
| 1.2.2 土壤热湿迁移研究进展 |
| 1.2.3 土壤高温热湿迁移研究进展 |
| 1.2.4 存在问题 |
| 1.3 本文研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 本文研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 土壤中的水分迁移和热量传递机理 |
| 2.1 土壤基本参数 |
| 2.1.1 土壤物性参数 |
| 2.1.2 土壤热物性参数 |
| 2.2 土壤的热湿迁移机理 |
| 2.2.1 土壤的湿迁移机理 |
| 2.2.2 土壤的热迁移机理 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 土壤导热系数实验与模型研究 |
| 3.1 土壤导热系数实验研究 |
| 3.1.1 材料和方法 |
| 3.1.2 实验结果分析 |
| 3.2 土壤导热系数模型研究 |
| 3.2.1 土壤导热系数常见模型介绍 |
| 3.2.2 常见模型验证 |
| 3.3 土壤导热系数模型构建 |
| 3.3.1 构建模型 |
| 3.3.2 模型参数率定 |
| 3.3.3 模型验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 非饱和土壤储热热湿迁移实验研究 |
| 4.1 实验装置 |
| 4.1.1 实验土柱 |
| 4.1.2 恒温加热系统 |
| 4.1.3 温湿度测定系统 |
| 4.1.4 温湿度数据采集系统 |
| 4.2 实验材料 |
| 4.3 实验步骤 |
| 4.4 实验结果分析 |
| 4.4.1 储热温度对土壤温度场的影响 |
| 4.4.2 储热温度对土壤湿度场的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 土壤高温储热条件下热湿迁移数值模拟 |
| 5.1 Hydrus-1D软件简介 |
| 5.2 土壤高温储热条件下热湿迁移模型 |
| 5.2.1 模型假设 |
| 5.2.2 水分迁移方程 |
| 5.2.3 热量传递方程 |
| 5.2.4 时空离散和观测点设置 |
| 5.2.5 初始条件与边界条件 |
| 5.3 模型参数选择 |
| 5.3.1 水分运动参数 |
| 5.3.2 热力学参数 |
| 5.3.3 模型计算 |
| 5.4 模拟结果与分析 |
| 5.4.1 模拟情景 |
| 5.4.2 储热温度对土壤温度场的影响 |
| 5.4.3 初始含水率对土壤温度场的影响 |
| 5.4.4 初始含水率对土壤湿度场的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）考虑温度影响的非饱和土中污染物迁移模型解析解（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 污染物迁移理论研究 |
| 1.2.2 污染物迁移试验研究 |
| 1.2.3 多场作用下污染物迁移研究 |
| 1.2.4 热脱附技术研究 |
| 1.2.5 研究现状小结 |
| 1.3 研究目的及内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.4 创新点 |
| 1.5 技术路线 |
| 2 污染物迁移理论基础 |
| 2.1 热传导现象 |
| 2.1.1 热传导方程的建立 |
| 2.1.2 初值条件与边界条件 |
| 2.2 多孔介质中污染物的迁移 |
| 2.2.1 对流迁移 |
| 2.2.2 分子扩散 |
| 2.2.3 机械弥散 |
| 2.2.4 水动力弥散 |
| 2.2.5 Soret效应 |
| 2.3 多孔介质中污染物的转化 |
| 2.3.1 滞留因子 |
| 2.3.2 吸附等温线 |
| 2.4 多孔介质中的渗流 |
| 2.4.1 渗流的Darcy定律 |
| 2.4.2 地下水三维渗流微分方程 |
| 2.4.3 土水特征曲线 |
| 2.5 非饱和土固结理论 |
| 2.5.1 饱和土固结理论 |
| 2.5.2 非饱和土固结理论 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 考虑温度影响的非饱和土中污染物迁移数学模型推导 |
| 3.1 污染物迁移模型 |
| 3.1.1 污染物迁移的控制方程 |
| 3.1.2 初始条件和边界条件 |
| 3.1.3 污染物迁移问题的解析解 |
| 3.2 考虑温度影响的非饱和土中污染物迁移数学模型的推导 |
| 3.2.1 热传导方程 |
| 3.2.2 污染物迁移模型 |
| 3.3 考虑温度影响的在非饱和土中污染物迁移数学模型的求解 |
| 3.3.1 热传导方程 |
| 3.3.2 污染物的迁移方程 |
| 3.4 模型参数的选取 |
| 3.4.1 水动力弥散系数 |
| 3.4.2 滞留因子 |
| 3.4.3 渗流速度 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 污染物迁移模型的解析解分析 |
| 4.1 污染物迁移数学模型验证 |
| 4.1.1 试验及模型解析解介绍 |
| 4.1.2 模型验证 |
| 4.2 温度对污染物迁移的影响 |
| 4.3 Soret系数对污染物迁移影响 |
| 4.4 模型参数分析 |
| 4.4.1 模型长度 |
| 4.4.2 阻滞因子 |
| 4.4.3 体积含水率 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 小变形固结下非饱和土中污染物迁移模型及解析解 |
| 5.1 |
| 5.1.1 固结理论模型 |
| 5.1.2 初始条件和边界条件 |
| 5.1.3 固结理论模型的求解 |
| 5.2 小变形固结下非饱和土中污染物迁移模型 |
| 5.2.1 模型的建立 |
| 5.2.2 初始条件和边界条件 |
| 5.2.3 模型的求解 |
| 5.3 污染物迁移影响因素分析 |
| 5.3.1 固结压力对污染物迁移的影响 |
| 5.3.2 温度大小对污染物迁移的影响 |
| 5.3.3 Soret系数对污染物迁移的影响 |
| 5.3.4 体积含水率对污染物迁移的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）太阳能跨季节储/供热系统动态特性及运行策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 太阳能跨季节储热技术发展现状 |
| 1.3 太阳能跨季节储/供热系统研究现状及进展 |
| 1.3.1 系统能量传递关系及动态特性 |
| 1.3.2 聚光吸热系统应用于太阳能供热的性能研究 |
| 1.3.3 太阳能跨季节储/供热系统运行策略研究 |
| 1.3.4 目前研究不足 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第2章 太阳能跨季节储/供热系统实验研究 |
| 2.1 项目概况 |
| 2.2 系统组成及运行模式 |
| 2.2.1 系统组成 |
| 2.2.2 系统运行模式及控制策略 |
| 2.3 实验测试及设备通讯 |
| 2.3.1 实验测试设备 |
| 2.3.2 设备通讯 |
| 2.4 系统性能测试及分析 |
| 2.4.1 系统性能评价指标 |
| 2.4.2 太阳辐照度测量 |
| 2.4.3 聚光吸热系统性能测试及分析 |
| 2.4.4 跨季节储热水体性能分析 |
| 2.4.5 供热系统性能分析 |
| 2.5 系统长周期运行性能分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 太阳能塔式聚光吸热系统仿真研究 |
| 3.1 定日镜场模型 |
| 3.2 塔式吸热器表面能流密度分布 |
| 3.3 塔式吸热器一维非稳态仿真模型建立 |
| 3.3.1 吸热器物理模型及模型假设 |
| 3.3.2 能量平衡方程 |
| 3.3.3 吸热器一维非稳态仿真模型建立 |
| 3.3.4 模型热边界条件 |
| 3.3.5 一维非稳态方程求解 |
| 3.4 塔式聚光吸热系统非稳态模型实验验证 |
| 3.5 塔式吸热器热性能和参数分析 |
| 3.5.1 热性能分析 |
| 3.5.2 影响因素分析 |
| 3.5.3 多种集热方式热性能对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 太阳能跨季节储/供热系统动态模型建立 |
| 4.1 太阳能跨季节储/供热系统建模研究概述 |
| 4.1.1 系统基本构成 |
| 4.1.2 系统模拟方法 |
| 4.2 太阳能跨季节储/供热系统数学模型 |
| 4.2.1 跨季节储热水体数学模型 |
| 4.2.2 循环泵模型 |
| 4.2.3 缓冲水箱模型 |
| 4.2.4 建筑负荷模型 |
| 4.2.5 全系统数学模型 |
| 4.3 太阳能跨季节储/供热系统动态仿真试验平台 |
| 4.4 系统运行策略 |
| 4.5 系统模型验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 系统动态特性及运行策略影响分析 |
| 5.1 太阳能跨季节储/供热系统动态特性概述 |
| 5.2 太阳能跨季节储/供热系统动态特性分析 |
| 5.2.1 储热季系统典型工况动态特性分析 |
| 5.2.2 供热季系统典型工况动态特性分析 |
| 5.2.3 系统长周期运行特性分析 |
| 5.3 太阳能跨季节储/供热系统运行策略影响分析 |
| 5.3.1 储热季-集热侧运行策略影响 |
| 5.3.2 供热运行策略影响 |
| 5.3.3 运行参数影响 |
| 5.4 太阳能跨季节储/供热系统经济性分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 本文创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 发表学术论文 |
| 专利 |
| 附录B:实验系统测点布置图 |
（5）渗流场下能量桩换热及热-力耦合特性的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 能量桩换热 |
| 1.2.2 能量桩热-力耦合试验 |
| 1.2.3 能量桩热-力耦合数值模拟 |
| 1.2.4 能量桩热-流-力耦合 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 渗流场下能量桩的数值模型 |
| 2.1 模拟软件简介 |
| 2.2 数值模型 |
| 2.2.1 物理模型 |
| 2.2.2 数学模型 |
| 2.3 定解条件 |
| 2.3.1 温度场 |
| 2.3.2 渗流场 |
| 2.3.3 结构场 |
| 2.4 网格划分及无关性验证 |
| 2.4.1 网格划分 |
| 2.4.2 无关性验证 |
| 2.5 模型的实验验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 渗流场下能量桩的换热及热-力耦合特性的数值模拟 |
| 3.1 计算参数 |
| 3.2 地下水渗流的影响 |
| 3.2.1 换热性能 |
| 3.2.2 桩身位移 |
| 3.2.3 桩身轴力 |
| 3.2.4 侧摩阻力 |
| 3.3 桩埋管配置的影响 |
| 3.3.1 并联U型埋管数量 |
| 3.3.2 U型埋管布置形式 |
| 3.4 U型埋管管径 |
| 3.5 运停时间比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 能量桩渗流实验台的搭建 |
| 4.1 实验台设计依据 |
| 4.1.1 达西定律 |
| 4.1.2 模型实验台设计 |
| 4.2 实验系统 |
| 4.2.1 实验系统组成 |
| 4.2.2 实验仪器与仪表 |
| 4.3 实验台的搭建 |
| 4.3.1 混凝土的配制 |
| 4.3.2 模型桩的制备 |
| 4.3.3 导热系数和含水率的测定 |
| 4.3.4 渗流系统的安装与调试 |
| 4.3.5 能量桩的放置及测点布置 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 渗流场下能量桩换热及热-力耦合特性的实验研究 |
| 5.1 实验概括 |
| 5.1.1 实验工况 |
| 5.1.2 实验步骤 |
| 5.2 实验数据处理及误差分析 |
| 5.2.1 实验数据处理 |
| 5.2.2 误差分析 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.3.1 干砂与饱和砂的对比分析 |
| 5.3.2 渗流速度的影响 |
| 5.3.3 渗流水位线的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）温度梯度作用下非饱和硫酸盐渍土水盐迁移及其变形特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号总表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水-盐迁移过程 |
| 1.2.2 吸附效应 |
| 1.2.3 热渗透作用 |
| 1.3 本课题的研究目标、研究内容、研究方法及关键问题 |
| 1.3.1 本文的研究目标 |
| 1.3.2 研究内容及研究方法 |
| 1.3.3 本文研究的关键性问题 |
| 1.4 本文的技术路线及创新性 |
| 1.4.1 技术路线 |
| 1.4.2 创新性 |
| 第2章 数学模型及其求解 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 质量守恒方程 |
| 2.2.1 固相骨架质量守恒方程 |
| 2.2.2 水分质量守恒方程 |
| 2.2.3 气体质量守恒方程 |
| 2.2.4 盐分质量守恒方程 |
| 2.3 能量守恒方程 |
| 2.3.1 内能 |
| 2.3.2 水蒸汽的变化率 |
| 2.3.3 热通量 |
| 2.4 动量守恒方程 |
| 2.5 问题描述及其数值计算格式 |
| 2.5.1 问题描述 |
| 2.5.2 数值计算格式 |
| 2.6 模型验证与讨论 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 常温度梯度作用下非饱和硫酸盐渍土水盐迁移及其变形特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 室内试验 |
| 3.2.1 试验原理 |
| 3.2.2 试验设备 |
| 3.2.3 实验过程 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.3.1 COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件简介 |
| 3.3.2 多物理场耦合及其解耦 |
| 3.4 分析与讨论 |
| 3.4.1 温度变化 |
| 3.4.2 孔隙流体变化 |
| 3.4.3 含盐量变化 |
| 3.4.4 轴向位移和体积变形比变化 |
| 3.4.5 孔隙率及饱和度变化 |
| 3.4.6 盐分吸附作用的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 变温度梯度作用下非饱和硫酸盐渍土水盐迁移及其变形特性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 热渗透作用 |
| 4.3 盐分对孔隙水体相变过程的阻滞作用 |
| 4.4 分析与讨论 |
| 4.4.1 温度变化 |
| 4.4.2 孔隙流体变化 |
| 4.4.3 含盐量变化 |
| 4.4.4 轴向位移变化 |
| 4.4.5 孔隙率和饱和度变化 |
| 4.4.6 热渗透作用的影响 |
| 4.4.7 盐分对孔隙水体相变过程的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 附录B 有限元方程组中的系数矩阵及向量 |
（7）热力管道泄漏与热损若干问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管道泄漏检测技术研究 |
| 1.2.2 管道保温技术研究 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究思路 |
| 1.4.1 总体思路 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 埋地管道泄漏扩散相关理论及模型分析 |
| 2.1 多孔介质 |
| 2.1.1 基本概念及分类 |
| 2.1.2 多孔介质基本参数 |
| 2.1.3 多孔介质理想模型 |
| 2.2 埋地热力管道周围土壤温度场理论分析 |
| 2.2.1 自然土壤温度场 |
| 2.2.2 热力管道周围土壤温度场 |
| 2.2.3 热力管道周围土壤温度场传热模型 |
| 2.3 埋地管道小孔泄漏模型 |
| 2.3.1 管道泄漏模型 |
| 2.3.2 管道小孔泄漏模型 |
| 2.3.3 管道小孔泄漏量计算模型 |
| 2.4 计算流体力学相关理论 |
| 2.4.1 计算流体力学(CFD)简介 |
| 2.4.2 计算流体力学求解过程 |
| 2.4.3 CFD数值解法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 埋地热力管道泄漏试验研究 |
| 3.1 试验系统 |
| 3.1.1 全尺寸热力管道实验平台 |
| 3.1.2 仪器设备的选型及布置 |
| 3.1.3 土壤性质测定 |
| 3.2 热力管道泄漏试验工况与步骤 |
| 3.2.1 热力管道泄漏试验工况 |
| 3.2.2 热力管道泄漏试验步骤 |
| 3.3 试验结果与分析 |
| 3.3.1 管道泄漏后土壤温度场分析 |
| 3.3.2 管道运行压力对土壤温度场的影响 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 埋地热力管道泄漏数值模拟研究 |
| 4.1 数值模拟理论和试验模型 |
| 4.1.1 Fluent软件简介 |
| 4.1.2 试验模型的建立与假设 |
| 4.1.3 控制方程 |
| 4.1.4 仿真条件与参数 |
| 4.2 泄漏试验仿真及分析 |
| 4.2.1 管道泄漏土壤温度场分布对比分析 |
| 4.2.2 土壤温度数据对比分析 |
| 4.3 埋地热力管道实际泄漏仿真分析 |
| 4.3.1 工程实际情况 |
| 4.3.2 模型的简化 |
| 4.3.3 蒸汽正上方泄漏对土壤温度场的影响 |
| 4.3.4 泄漏朝向对土壤温度场的影响 |
| 4.3.5 土壤孔隙率对土壤温度场的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 热力管道保温层缺失试验研究 |
| 5.1 热力管道传热及水击风险分析 |
| 5.1.1 热力管道传热分析 |
| 5.1.2 热力管道水击风险分析 |
| 5.2 试验系统 |
| 5.2.1 热力管道试验平台 |
| 5.2.2 仪器设备 |
| 5.3 试验工况与实施 |
| 5.3.1 试验工况 |
| 5.3.2 试验实施 |
| 5.4 试验结果与分析 |
| 5.4.1 保温层缺失对管道运行参数影响分析 |
| 5.4.2 热损对系统冷凝水量的影响分析 |
| 5.4.3 热损对系统水击风险系数的影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（8）原位热传导修复有机污染土壤温度场模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 土壤有机污染现状 |
| 1.1.2 有机污染土壤修复技术 |
| 1.1.3 原位热脱附修复有机污染土壤 |
| 1.1.4 能源消耗与经济性 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国内外原位热脱附修复技术研究现状 |
| 1.2.2 多孔介质传热传质理论发展现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.3.1 研究目的与方法 |
| 1.3.2 技术路线和研究内容 |
| 2.原位热传导温度场理论模型研究 |
| 2.1 基于Philip De Vries理论的原位热脱附数值分析模型 |
| 2.2 基于非饱和土壤热湿耦合机理的温度预测模型 |
| 2.3 多孔介质传热模型 |
| 2.4 多孔介质蒸发干燥模型 |
| 2.5 有限元理论 |
| 3.原位热传导温度场模拟研究 |
| 3.1 基于多孔介质传热模型的原位热脱附温度场研究 |
| 3.1.1 模型参数 |
| 3.1.2 模型假设 |
| 3.1.3 模型计算 |
| 3.1.4 计算结果分析 |
| 3.2 基于多孔介质干燥模型的原位热脱附温度场研究 |
| 3.2.1 多孔介质干燥模型 |
| 3.2.2 模型参数 |
| 3.2.3 模型假设 |
| 3.2.4 模型计算 |
| 3.2.5 计算结果分析 |
| 3.2.6 两热源加热条件下温升分布情况 |
| 3.2.7 双热源停止加热并保温温度场分布情况 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.基于数值模型的工程应用分析 |
| 4.1 不同土质条件下的温度场分布研究 |
| 4.1.1 三种土质条件下温度场模拟研究 |
| 4.1.2 三种土质的湿度场变化研究 |
| 4.1.3 不同渗透性土壤的温度场变化对比分析 |
| 4.2 不同初始含水率下的温度场分布研究 |
| 4.3 不同加热棒间距下的温度分布情况 |
| 4.4 不同加热棒排布方式下的温度分布情况 |
| 4.5 不同边界条件下温度场分布研究 |
| 4.5.1 边界温度变化分析 |
| 4.5.2 隔热层影响分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5.结论与展望 |
| 5.1 本文结论 |
| 5.2 本文主要创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
（9）严寒地区土壤源热泵换热器土壤温度场研究与模拟分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 土壤源热泵的原理 |
| 1.3 土壤源热泵的优势与劣势 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 国内研究现状 |
| 1.4.2 国外研究现状 |
| 1.5 存在的问题 |
| 1.6 本文的研究目的和研究任务 |
| 1.6.1 研究的目的 |
| 1.6.2 主要的工作任务 |
| 2 地质条件调查与热响应实验 |
| 2.1 地质条件调查 |
| 2.1.1 实验区域 |
| 2.1.2 地形与地貌 |
| 2.1.3 气象与水文条件 |
| 2.1.4 地质结构 |
| 2.1.5 边界条件以及热储类型 |
| 2.2 热响应实验 |
| 2.2.1 实验目的 |
| 2.2.2 热响应实验过程 |
| 2.2.3 地下岩层性质 |
| 2.2.4 实验装置介绍 |
| 2.3 热响应数据测试 |
| 2.3.1 土壤初温测试 |
| 2.3.2 土壤导热系数测试 |
| 2.3.3 冬季条件下稳定工况实验 |
| 2.3.4 不同流量取热效果 |
| 2.3.5 进口温度和流速的确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 土壤温度场的实验探究与数据分析 |
| 3.1 实验目的 |
| 3.2 实验系统介绍 |
| 3.3 工程背景简介 |
| 3.4 热泵设备与监测系统 |
| 3.4.1 监测系统 |
| 3.4.2 热泵设备 |
| 3.5 实验数据分析 |
| 3.5.1 土壤原始温度 |
| 3.5.2 供热期间实验数据分析 |
| 3.5.3 供热期结束实验数据分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 地下换热器模型建立与数值计算 |
| 4.1 地下换热器与周围土壤的换热过程 |
| 4.2 软件简介 |
| 4.3 建立模型 |
| 4.4 模型网格的划分 |
| 4.5 模型的简化 |
| 4.6 数值计算控制方程 |
| 4.7 模型的边界条件 |
| 4.8 后处理设置 |
| 4.9 模型的验证 |
| 4.10 本章小结 |
| 5 土壤源热泵供热后温度场的模拟分析 |
| 5.1 模拟条件 |
| 5.2 模拟的运行策略 |
| 5.3 模拟运行一个月后温度的变化情况 |
| 5.4 模拟运行三个月后温度的变化情况 |
| 5.5 模拟运行六个月后温度的变化情况 |
| 5.6 每月土壤平均温度的变化情况 |
| 5.7 模拟长期运行温度场的变化情况 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 地埋管群运行对温度场的影响模拟分析 |
| 6.1 模型结构简化与钻孔的布置 |
| 6.1.1 模型的结构与简化 |
| 6.1.2 钻孔的布置 |
| 6.2 网格的划分和模拟条件 |
| 6.2.1 网格的划分 |
| 6.2.2 模拟条件 |
| 6.3 .模拟运行180 天土壤温度场的变化 |
| 6.4 单管不同间距对温度场的影响 |
| 6.5 单管不同间距对中心换热器的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）竖直套管式地埋管非稳态传热实验与模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及现状 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 竖直地埋管换热器研究现状 |
| 1.1.3 地埋管换热器传热模型研究 |
| 1.1.4 研究现状总结 |
| 1.2 研究内容 |
| 1.2.1 主要研究内容 |
| 1.2.2 研究方法及技术路线 |
| 2 竖直套管式地埋管换热器传热特性实验系统搭建 |
| 2.1 实验台系统的组成 |
| 2.1.1 能量供给系统 |
| 2.1.2 储热装置 |
| 2.1.3 竖直套管式地埋管 |
| 2.1.4 实验附属装置 |
| 2.1.5 实验流程 |
| 2.2 实验数据处理 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 竖直套管式地埋管换热器传热特性的实验研究 |
| 3.1 实验参数的设定 |
| 3.2 实验数据分析 |
| 3.2.1 蓄热工况下竖直套管式地埋管换热器传热特性研究 |
| 3.2.2 取热工况下竖直套管式地埋管换热器传热特性研究 |
| 3.2.3 蓄/取热交替工况下竖直套管式地埋管换热器传热特性研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 竖直套管式地埋管换热器传热特性三维模型建立 |
| 4.1 竖直套管式地埋管换热器及周围土壤传热特性模型的建立 |
| 4.1.1 物理模型的建立 |
| 4.1.2 数学模型的建立 |
| 4.2 计算参数的设定 |
| 4.3 计算步骤 |
| 4.4 数理模型的实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 竖直套管式地埋管换热器传热特性的模拟研究 |
| 5.1 不同影响因素的条件设定 |
| 5.2 不同因素对竖直套管式地埋管换热器单位井深换热量的影响 |
| 5.3 不同因素对竖直套管式地埋管换热器能效系数的影响 |
| 5.4 不同因素对竖直套管式地埋管换热器热短路现象的影响 |
| 5.5 不同因素对竖直套管式地埋管换热器周围土壤温度的影响 |
| 5.6 渗流对竖直套管式地埋管换热器传热特性的影响 |
| 5.6.1 地下水渗流传热数学模型 |
| 5.6.2 初始条件及边界条件 |
| 5.6.3 模拟数据分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
四、土壤中温度场影响的理论和实验研究进展（论文参考文献）
- [1]石油烃污染土壤间接热脱附关键影响因素研究[D]. 王博. 浙江大学, 2021
- [2]土壤高温储热条件下热湿迁移规律的实验及模拟研究[D]. 熊坤. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]考虑温度影响的非饱和土中污染物迁移模型解析解[D]. 郭诗洁. 北京交通大学, 2021(02)
- [4]太阳能跨季节储/供热系统动态特性及运行策略研究[D]. 李晓霞. 兰州理工大学, 2021(01)
- [5]渗流场下能量桩换热及热-力耦合特性的理论和实验研究[D]. 张来军. 扬州大学, 2021
- [6]温度梯度作用下非饱和硫酸盐渍土水盐迁移及其变形特性研究[D]. 周立增. 兰州理工大学, 2021
- [7]热力管道泄漏与热损若干问题研究[D]. 余本海. 安徽建筑大学, 2021(08)
- [8]原位热传导修复有机污染土壤温度场模拟研究[D]. 刘家巍. 浙江大学, 2021(07)
- [9]严寒地区土壤源热泵换热器土壤温度场研究与模拟分析[D]. 肖培尧. 哈尔滨商业大学, 2020(12)
- [10]竖直套管式地埋管非稳态传热实验与模拟研究[D]. 侯正芳. 内蒙古科技大学, 2020