同沟并行管道周围土壤温度场的数值模拟

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埋地管道土壤温度场的数值模拟

以往，计算埋地管道周围的非稳态温度场，多大是在简化条件下得到的，采用线热源法、量环如当法、拉索维茨基所得到的解析式。克由于这几种方法都假设输油管道在常输过程中的传热为稳定过程，
温降过程和变壁温变热流的停输再启动加热过程
假设条件与实际情况不符，以计算结果与实际有所较大误差，具有一定的局限性。ｏ９年代以后，人们对埋地管道周围土壤温度场的研究有了一些深入。李长俊等［根据半无穷大土壤不稳定传热模型，导】］推
管道周围温度场；晓萍［在计算埋地管道温时，张４］利用杜海默叠加原理，用第三类边界条件线热源加采热土壤，考虑热油管道历史、壁闭温热流的停输再变
埋地管道在输油工程中应用广泛。原油在埋地管道输送过程中，需要加热来降低原油的粘度。于对各种输油管道，降低输油温度是一项有效的节能降耗措施。由于外界非环境的影响，但不能准确地确定管道在不同地域条件、同时间的温度场变化情况，不
显。
关键词：型；度场；模温土壤；油管道热中图分类号：７．１ＴＥ９３９文献标识码：Ａ文章编号：０６７８（００１ — ０４— ０１０－９１２１）５０９３差分方程组，到了问题的数值解；丽萍等［考虑得庞３到大气温度季节性变化及大地本身恒温层对输送热介质管道的影响，同时考虑了管道周围土壤热物性非均匀的因素，立了传热数学模型。采用数值计建并算方法求解出季节性温度变化影响下的输送热介质

U型垂直埋管周围土壤温度场的数值模拟

掌握和了解地下换热埋管周围的土壤温度场
１传热模型
的分布是进行土壤源热泵系统优化设计和经济运行的关键和前提。随着土壤源热泵的启停及运行
时间的变化，下埋管周围的土壤温度分布呈非稳地态特性。对地下垂直换热埋管周围非稳态温度场
地下换热埋管的结构如图１示，热介质在所传
其中流动方向相反，一进一出构成闭式循环回路。
１１假设．
为简化起见，传热模型作如下假设［。：对卜】
① 岩土是均匀的； ② 认为埋管周围是无限大空间，管所处区埋域同一深度大地原始温度一致且不考虑地面换热； ③ 岩土和回填材料热物理参数不变； ④ 不考虑热湿迁移的影响； ⑤ 等效管不同深度管外壁的温度一致，热散量一致； ⑥ 忽略管壁与回填材料、回填材料与钻孔壁的接触热阻。
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第７卷
第２期
制冷与空调
ＲＥＦＲＩＧＥＲＡＴＩＯＮＮＤＲ — ＣＯＮＤＩＩＡＡＩＴＯＮＩＮＧ５５５ —８

２００７年４月
Ｕ型垂直埋管周围土壤温度场的数值模拟
（ａｈｎｉｅｓｙｏｃｎｅａｄＴｅｈｏｇ）ＨｕｚｏｇＵｎｖｒｉｆｉｃｎｃｎｌｙｔＳｅｏ
ＡＢＳＲＡＣＴＥｔｂｉｅｈｒｎｉｎｅｔｔａｓｅｄｌｆｔｅｓｌｔｍｐｒｔｒｉｌｒｕｄＴｓａｌｈｓｔｅｔａｓｔｈａｒｎｆｒｍｏｅｈｌｅｅａｕｅｆｄａｏｎｓｅｏｏｅａｖｒｉｌＵ—ｕｅｏｒｕｄｓｕｃｅｔｐｍｐｅｔａｔｂｆｇｏｎｏｒｅｈａｕ，ｍａｅｕｒａｓｍｕａｉｎｕｉｇＭＡＴＬｃｋｓｎｍｅｉｌｉｌｔｓｎｃｏＡＢ．Ｔｈｅｕｔｅｔｗｅｌｔｈａｕｅｎｓｅｒｓｌｍｅｌｗｉｔｅｍｅｓｒｍｅｔ．Ｏｂａｎｈｈｎｅｒｌｓｏｈｉｔｍｐｒｔｒｓｈｔｉｓｔｅｃａｇｕｅｆｔｅｓｌｅｅａｕｅｏ

冻土区油气管道周围土壤的热水力三场的数学模型

冻土区油气管道周围土壤的热水力三场的数学模型作者：暂无来源：《中国储运》 2011年第11期文／薛洪江吕宏庆摘要：针对穿越冻土区埋地管道存在冻害破坏的安全问题，根据冻土区管道周围实际环境的具体情况，分别综述了管道周围土壤温度场、水热耦合场及管道与水热力三场耦合的数学模型，提出在实际工程建立各个数学模型时需考虑的因素，以期为冻土区埋地油气管道的设计、施工及运行提供参考。

关键词：冻土：管道：温度场：热水耦合场：热水力耦合场：数学模型随着冻土区油气资源的开发，使得穿越冻土区的埋地管道越来越多，其最常见的安全问题是冻害破坏。

为此，在管道设计初期，应对不同地质构造下的土体进行计算分析，预测埋地管道周围土壤冻融过程中热水力三场的变化。

目前在道路和桥梁工程方面，已较全面地开展了冻土工程相关技术的研究工作，但对冻土区油气管道工程的研究较少。

国内外学者在此方面的研究主要集中在对埋地管道周围土壤的温度场、冻土融化圈、水分迁移、应力场和变形场等的分析与计算上。

为更好地解决冻土区埋地油气管道可能遇到的问题，预测埋地管道周围土壤冻融过程中热水力三场的变化，有必要对埋地管道与周围环境的耦合关系进行更深的理论研究，以确保管道的安全运行。

1．埋地管道周围温度场的数学模型温度在土壤中各点分布的集合称为土壤的温度场，温度场是研究冻土的冻融对管道影响的前提。

而埋地油气管道周围冻土温度场的变化规律，受到冻土自身的物性、大气环境温度和管内流体温度的影响。

在冻土区，随着地面温度的波动，将会引起温度梯度作用下热量在土壤中的传输，导致地面热量向下传播，同时埋地管道与周围土壤发生热量交换，温度场数学模型如下。

该模型中，在冻结区和融化区均假设土体在空间上是分层均质的，土体中的含水量较小，均匀分布，而且无源补给和排水作用，各土层含水量稳定。

因此，土体的热物理参数分层稳定，从而可求管道周围的温度场。

实际上，冻土和多年冻土区多具有较强的源汇作用，例如高地下水位、大气降水积水等，水分成了一个不可忽略的影响因素。

同沟敷设原油和成品油管道三维温度场的数值模拟

对同沟敷设管道的三维温度场进行数值模拟。通过与相同条件下单根原油管道的温度场比较，析成品油管道对分
同沟敷设原油管道的影响。
关键词：成品油管道；原油管道；三维温度场；数值模拟
（．ＳｈｏｆＳｔｒｇ＆ＴｒｎｐｏｔｔｏｎｃｉｅｔｒｌＥｎｉｅｒｎ１ｃｏｌｏａｅｏａｓｒａｉｎａｄＡｒｈｔｃｕａｇｎｅｉｇ，ＣｈｎｉｅｓｔｆＰｅｒｌｕ（ｕｄｏｇ）ｉａＵｎｖｒｉｏｔｏｅｍＨａｎ。ｙ
的温度场，因此同沟敷设管道的温度场与单根输油管道的温度场不同。为了准确掌握同沟敷设原油和成品油管道
的温度场，国内某同沟敷设管段为研究对象，用Ｇｍｂｔ件的非结构化网格技术和Ｆｕｎ软件的标准一模型以采ａｉ软１ｅｔ
中图分类号：ＴＥ８２３文献标识码：Ａｄｉ１．６６ｊｉｓ．０６９Ｘ．０１０．２ｏ：０３９／．ｓｎ１０ —３６２１．２０４
Ｔｈｅ — Ｄｉｅｓｏａｍｅｉａｉｕａｉｎｏｍｐｒｔｒｅｄｏｒｅｍｎｉｎ１ＮｕｒｃｌＳｍｌｔｎＴｅｏｅａｕｅＦｉｌｆ
ＣｒｄｅＯｉＰｉｅｉｎｏｄｔｐｅｉｉｎＯｎｅＤｉｃｕ１ｐｌｎｅａｄＰｒｕｃｓＰｉｌｎｅＩａｄｉｔｈ

多年冻土区埋地管道周围土壤温度场数值模拟

油气田地面工程第２卷第１９Ｏ期（００１）２１．０
１３
能量守恒方程
—
明显高于其他两种情况，而且波动幅度较大；在管
］（一￡，ｈ｝＋１）ｐ＋，
道采用保温层的情况下，保温层相对越厚，管壁热
｛［ｐｈ＋（一）ｅＴｆｆ１，）
一一
流密度及波动幅度越小，保温效果越好。
１２
油气田地面工程第２９卷第１Ｏ期（００１）２１．０
ｄｉ１．９９ｊｉｓ．０６６９．００１．０ｏ：０３６／．ｓｎ１０ — ８６２１．００６
多年冻土区埋地管道周围土壤温度场数值模拟
用ＦＵＮＥ软件对有无保温层条件下埋地管道周ＬＴ围土壤温度场水分场进行数值计算，可为工程建设提供一定的理论依据。
鼍＋（Ｖｐ
一ＶＶ／）（＋。Ｊ）一Ｐ－（＋ｃ１＋Ｈ１Ｊ
＋Ｐ（ｆＴ— Ｔ）（）３
密度明显降低且波动幅度减小。管道运行１７个月后，无保温层与分别采用３Ｏ和５０ｍｍ保温层时相比，管道底部最大融深相差１１．７和１４．６ｍ。采用保温材料可降低冻土融化速率，防止冻土退化。
关键词：多年冻土；埋地管道；水热耦合；多孔介质；数值模拟
对埋地管道周围土壤温度场进行研究Ｌ，并取得４］

埋地输油管道周围土壤温度场分布数值模拟研究

输油管道周围土壤温度场的数学模型，并采用有限差分法编制的软件对输油管道周围土壤温度场进行
了数值模拟计算。模拟结果显示：随着输油时间的增长，原油热量在土壤中的传热时间增长，土壤温度受埋地输油管道热量的影响半径明显增大，由于输油管道对土壤加热作用的影响逐渐扩大，土壤初始温
称为热扩散率或导温系数，ｍ２／Ｓ；
入 —— 土壤传热系数，Ｗ／（ｍ・ｏＣ）；
Ｐｔ — — 土壤密度，ｋｇ／ｍ。；Ｃ — — 土壤比热容，Ｊ／（ｋｇ・ｏＣ）。边界条件及初始条件
。＝０
通过管道热力影响区这一概念将理论上为半无限大土壤介质区域转化为对有限区域的求解，缩小了求解范围１０ｍ，简化了计算。一般认为热力影响区的范围不超过【３Ｊ，埋地输油管道周围土壤温度场物理模型如图１所示。图中ｘｄ１０，Ｙｄ１０。
（丁一）
。
㈤
㈤
＝
（５
１）．：＝
ｒｌ仁ｏ＝７＂０
图１土壤求解区域
（６）
（７）
式中， — — 原油与管壁之间的当量换热系数，
收稿日期：２０ｌ３ —ｏ７ —０６
作者简介：冯星星（１９８６一），男，陕西延安人，硕士，研究方向：多相管流及油气田集输和油气处理技术。Ｅｍａｌｌ：４９６７２７９４８＠ｑｑ．ｅｏｎｌ

冻土区埋地输油管道周围土壤温度场数值模拟

果表明，结饱和砂土融化过程可分为负温升温、变和自由水升温３阶段；冻相个与此对应，化沉降过程可融
分为开始、降和缓降３阶段；模型结构切向应力则经历了上升、急个而陡降和缓降３过程，３个阶段的个这
化带随时问的变化呈非线性增大；本学者ＴＯｏ１３．ｎ设计研制了一套采用激光传感器监测侧向变形的三轴
冻融试验装置，附加不同的侧限应力条件，在此基础上研究了不同应力条件下冻结过程中的胀缩变可并形，测到瞬问变形的过程；本学者Ｙｓｉｉｔ基于水分迁移、量输运和机械能平衡方程提出宏观观３１ｏｈｋＭｙａｉａ热冻胀理论；．ｈａｉＴＩｉｋ开展了冻融作用对文物破坏的研究，用摄像系统对冰分凝及破坏过程进行动态监ｓｚ采测，出了简化的冻结缘未冻水流模式。提周国庆在试验研究的基础上，探讨了饱水砂层的竖向冻结及融化过程土中结构切向受力的变化。结
缘理论克服了毛细理论的不足，为第二冻胀理论。称
Ａａａａ出了静态冻胀控制理论并通过试验予以验证；国学者Ｖ画ｌＬｎｒｉ研究了地面温度ｋｇｗ提美ｉＪ．ｕａｄｉｎ线性增高情况下冻土融化，牛曼解使用了当量地面温度，总的冻结、对融化深度给出可信结果，对中间过但程预报误差较大；国的徐学祖提出了分析解，与牛曼解预报结果作了对比，出当斯蒂芬数增大时，中并指融

埋地管道周围温度场数值模拟的研究现状及趋势

的数值解。Ｇ．ｏｉｉ．在１７Ｃｍｎ等ｊ９４年应用有限元法研究了带相变非线性热传导问题。同期，发展了与温还
管道周围温度场对管道运行参数有很大影响，预测埋地管道周围温度场与水分场的变化关系对管道
的建设至关重要。数值计算是预测埋地管道周围温度场的有效手段，本文叙述了国内外学者在土壤温度场与水分场耦合作用方面研究现状及对埋地管道周围温度场的研究成果，通过分析提出了几点对埋地管道周围土壤温度场数值模拟的建议。１土壤温度场问题的研究进程对冻土温度场的研究已经有１０多年的历史。但７
郑平，马贵阳，智力，锦彤龚顾
（辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院，辽宁抚顺
１３０）１０１
摘要：测埋地管道周围温度场与水分场的变化关系对管道的建设至关重要。数值计文中叙述了国内外学者在土壤温度场与水分场耦合作用方面研究现状及对埋地管道周围温度场的研究成果，过分析提出了几点对埋地管道周围土壤温度场数值模拟的建议。通
Ｋｅｒｓｕｄｒｒｕｄｏｌｉｌｅ，ｅｅｒｔｒｅ；ｉｕｅｍｖｎ；ｕｅｃａｃａｏｙｗｏｄ：ｎｅｇｏｉｐｐｉｓｔｍｐａｕｅｆｄｍｓｒｉｇｎｎｅｎｌｉｏｔｏｍｒａｃｌｕｔｎｉｌｌｉ
ＡｂｔａｔＩｉｏｔｎｏｈｏｓｒｃｉｎｏｉｅｉｅｏｐｅｉｔｔｅｒｌｔｎｈｐｂｔｅｎｔｅｔｅａｕｅｆＭｎｉｔｒｅｓｒｃ：ｔｓｉｒｔｆｒｔｅｃｎｔｔｆｐｐｌｓｔｒｄｃｅｉｓｉｅｗｅｅｍｐａｕｏｎｈａｏｈｍｐｒｔｒｅａｄｍｏｓｅｆＭｉｕｉａｏｎｅｕｄｒｒｕｄｏｉｌｅ．ｕｅｉａａｃｌｔｎｉｔｅｅｅｔｅｗｙｔｒｄｃｅｔｍｐｒｔｒｉｌｒｕｄｕｄｒｒｕｄｏｒｕｄｔｅｇｏｎｉｐｐｉｓＮｈｎｌｅｎｍｒｌｌｕａｏｓｈｆｉａｐｅｉｔｔｅａｅｆｄａｏｎｅｇｏｉｃｃｉｃｖｏｈｅｕｅｎｎｌｐｐｌｅ．ｔｄｅｎｔｅｃｕｌｄｔｍｐｒｔｒｄｍｉｕｅｆｌｓａｄｓｉｔｍｐｒｔｒｅｄａｏｄｏｉｌｅｙｒｓａｃｅｌｏｅｉｉｓＳｕｉｏｏｐｅｅｎｓｈｅｅａｕｅａｓｒｅｄｏｅｅａｕｅｆｌｒｕｉｐｐｉｓｂｅｅｒｈｒａｌｖｒｎｏｔｉｎｌｉｎｌｅｎｓ

材料数值模拟——温度场模拟

材料数值模拟——温度场模拟材料数值模拟是利用计算机技术对材料的性质进行模拟和预测的方法之一、在材料科学领域，温度场模拟是一种非常重要的数值模拟方法，可以通过对材料的热传导过程进行数值计算，来预测材料的温度分布和温度变化情况。

本文将对温度场模拟进行详细介绍。

首先，温度场模拟是基于热传导方程进行计算的。

热传导方程描述了热量在材料中的传递过程，其一般形式可以写作：∂T/∂t=∇(k∇T)+Q，其中T表示温度，t表示时间，∇表示温度梯度，k表示热导率，Q表示体积热源项。

这个方程可以用来计算材料内部不同位置的温度分布，以及随着时间推移的温度变化。

在进行温度场模拟之前，首先需要确定模型的边界条件。

边界条件包括材料的初始温度分布和外部环境对材料的热辐射和对流散热等影响。

通过对边界条件的设定，可以更准确地模拟实际情况下的温度场。

其次，进行温度场模拟时，需要确定材料的热物理参数。

热物理参数包括热导率、比热容和密度等物性参数。

这些参数是计算热传导方程中的关键参数，对于模拟结果的准确性和可靠性有着重要的影响。

进行温度场模拟的关键步骤是将热传导方程离散化，并通过数值解法求解离散化后的方程。

提供了一种常用的数值求解方法，有限差分法。

有限差分法将连续的热传导方程离散化为差分方程，然后通过迭代计算得到温度场的数值解。

有限差分法不仅适用于简单的几何形状和边界条件，还可以通过适当的扩展和修正来处理复杂的几何形状和边界条件。

此外，为了提高温度场模拟的精度和效率，还可以采用一些优化方法和近似技术。

例如，可以使用自适应网格技术来调整网格的密度，使得在温度变化明显的区域网格更加细化，在温度变化缓慢的区域网格更加稀疏。

还可以使用多重网格方法和并行计算技术来加速计算过程，提高模拟效率。

最后，进行温度场模拟后，可以通过可视化技术将模拟结果以图像或动画的形式展示出来。

这样可以直观地观察温度分布和变化情况，揭示材料内部的热传导过程，并对实际系统的性能进行预测和优化。

埋地管道周围土壤水热耦合温度场的数值模拟

文章编号：６２９２２０）１Ｏ４ — Ｏ１７ —６５【０７Ｏ一ＯＯ４
埋地管道周围土壤热 △ 场的数值模拟水耦日度口皿
马贵阳，刘晓国，郑平
（宁石油化工大学储运与建筑工程学院，辽宁抚顺１３０）辽１０１
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第２卷第１７期
辽
宁
石
油
化
工
大
学
学
报
Ｖ１２Ｎｏ１ｏ．７．
２００７年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＡＯＮＧＵＮＩＲＩＹＯＦＰＴＲＥＩＮＩＶＥＳＴＥＯＬＵＭ＆ＣＨＥＣＬＴＣＭＩＡＥＨＮＯＹＭａ．２０ＯＬＧｒ０７
ＮｕｍｅｉａｍｕａｉｏｏｉＨｄｒｔｒａｒｃｌＳｉｌｔｏｎｆｒＳｌｙｏｈｅｍｌＣｏｕｉｇｐｌｎＴｅｐｅａｕｒｅｄＡｒｎｎｅｇｒｕｎｐｌｎｅｍｒｔｅＦｉｌｏｕｄＵｄｒｏｄＰｉｅｉｓ
ＦｕｓｈｕｎＬｉｏｎｎａｉｇ１０１３０１，Ｒ．Ｃｈｉａ）Ｐ．ｎ
Ｒｅｅｖｄ２ｌ０６ｅｉｅ５Ｄｅｅｅ０６；ａｃｐｔｄ１ｃｍｂｒ２０ｃｉｅ４Ｊｕｙ２０；ｒｖｓｄ１ｃｍｂｒ２０ｃｅｅ７Ｄｅｅｅ０６
摘
要：冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻害破坏，究埋地管道发生冻害及其科学有效的防止方法，研

地热井U型管周围土壤温度场的ANSYS模拟

第３Ｏ卷
第２期
世
界
地
质
Ｖ０．Ｎｏ２１３Ｏ．
２１年６月０１
ＧＬＡＬＧＥ０ＬＯＢＯＧＹ
Ｊｎ：１００４— ５８（０１２— ００一Ｏ５９２１）０３１６
地热井Ｕ型管周围土壤温度场的ＡＳＳ模拟ＮＹ
Ａｂｓｒｔ：Ｈｅｔｔａｓｅｅｗｅｎｐｐｅｔｅｃａｇｒａｏｋｉｏｌｘｐｏｅｓｎｎｔｌｍｅｔｓｍｕｔａｃａｒｎｆｒｂｔｅｉｅｈａｘｈｎｅｎｄｒｃｓａｃｍｐｅｒｃｓ，ａｄｆｉｅｅｅｎｉ — ｉｌｔｏｔｏｓａｆｃｉｅｍｅｈｄｔｎｌｚｈｓｐｏｅｓａｉｎｍｅｈｄｉｎｅｅｔｔｏｏａａｙｅｔｉｒｃｓ．Ｔｈｏｇｈｏｖｒｕｈｔｅｃｍｐａａｉｅａｌｓｓｔｗｏｄｍｅｓｏａｒｔｖｎａｙｉｏｔ — ｉｎｉｎｌｓｎｌｌｍｏｌｈｕｈｒｓａｌｈｔｄｍｅｓｏｌｍｕｔ— ｌａｒｎｆｒｍｏｅ，ｔｅｅａｅｎｎａｔｒｇｉｇｅｗｅｌｄｅ，ｔｅａｔｏｓｅｔｂｉｗｏ— ｉｎｉｎａｌｉｗｅｌｈｅｔｔａｓｅｄｌｈｒｉｅｈｅｔｓｏａｅｓｓｒｗｅｌｔｎｅｖｌｏｔｒｏａｈ．Ｔｈｅｔｔａｓｅｒｃｓｆｔｉｄｌｆｌｏｈｌｓｉｅｔｔａｓｅｈｏｌｓｗｉｈｉｔｒａｆ４ｍｅｅｓｆｒｅｃｅｈａｒｎｆｒｐｏｅｓｏｈｓｍｏｅｏｌｗｓｔｅｃａｓｃｈａｒｎｆｒｔｅ — ｒ．ＡｃｏｄｎｏｔｙｃｒｉｇｔｈｅＡＮＳｒｄｄｉｉｉｎｐｒｎｉｌＹＳｇｖｓｏｉｃｐｅ，ｓｌｔｎｒｇｏｓｄｖｄｄｉｔｈｅｌｔｈｘｍｕｍｄｅｉｏｕｉｅｉｎｉｉｉｅｎｏｔｅｃｌｓｗｉｈｔｅｍａｉｏｅｇ

埋地热油管道启输过程土壤温度场三维数值模拟

Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｒｏｕｇｈｅｕｅｏｉｔｌｍｅｅｈｏｈｔｓｆｆｎｉｅｅｅｎｔｍｔｄ，ｔｅｈｒｅ— ｄｉｅｉｎａｍｎｓｏｌｎｕｍｅｉａｉｕａｉｎｂｏｏｉｔｍｐｅａｕｒｉｌｆｒｃｌｓｍｌｔｏａｕｔｓｌｅｒｔｅｆｅｄｏ
Ｔｈｒｅ— ＤｉｅｓｏａｕｍｅｉａｍｕａｉｎｏｉＴｅｐｅａｕｒｅｄＡｒｕｅｍｎｉｎｌＮｒｃｌＳｉｌｔｏｎＳｏｌｍｒｔｅＦｉｌｏｎｄＵｎｒｏｄＨｏｔＯｉＰｉｌｎｓＤｕｉｇｔｕｒｅｏａｔｎｒｎｐｏｔｔ０ｄｅｇｒｕｎｌｐｅｉｅｒｎｈｅＣｏｓｆＳｔｒｉｇＴａｓｒａｉｎ
ＦｕｓｎＬｉｏｎｈｕａｎｉｇ１００１３１，Ｐ．．ＲＣｈｉａ）ｎ
Ｒｅｅｖｄｏｅｂｒ２８；ｒｖｓｄＯｃｏｅ００ｃｉｅ２７Ｎｖｍｅ００ｅｉｅ９ｔｂｒ２９；ａｃｅｅ１ｔｂｒ２０ｃｐｔｄ２Ｏｃｏｅ０９
ｗｈｎｔｅｐｒｔｒｔｅａｉｇｅａｅｈｅｔｍｅａｕｅｏｆｈｅｐｒｈｅｔｎｍｄｉｗａｓｆｅｅ．ＴｈｅｕｔｈｏｄｉｆｒｎｔｅｒｓｌｓｓｗｔｔｎｃｅｓｎｔｍｅｉｔｍｐｅａｕｒｃｎｈａｉｒａｉｇｈｅｄａＳｅｒｔｅａａｈｅｅｔｒｐｅｅｔｎｃｉｖｅａｂｔｅｒｈａｉｇ，ｂｕｔｉｔｅｐｅａｕｒｓｏｖｒｉｃｒａｅｈｅｒｓｔｗｉｌｎｏｒｅｔｆｈｅｔｍｒｔｅｉｅｎｅｓｄｔｅｕｌｌｔｂｅｐｅｆｃ．Ｋｅｒｓ：Ｕｎｄｅｇｒｕｎｄｐｉｌｎｓ；ＳｏｉｔｐｅａｕｒｉｌＮｕｅｉａａｌｕａｉｙｗｏｄｒｏｐｅｉｅｌｅｍｒｔｅｆｅｄ；ｍｒｃｌｃｃｌｔｏｎ；Ｓｔｒｉｇｔａｎｐｏｔｔｏａｔｎｒｓｒａｉｎ；Ｐｒｈｅｔｎｇｅａｉ

土壤源热泵垂直埋管周围温度场数值模拟

的理论指导。２埋管周围土壤非稳态温度场物理模型与数学模
型的建立
Ｐａ｛（０＋ｘ）ＣＴ￣Ｚ＝Ｔ（Ｔａ）
式中卜土壤的瞬态温度，； ℃
２１物理模型．垂直埋管周围的实际土壤温度场比较复杂，它与土壤的类型、壤含水量、管形式及布置方式、土埋
卜＿一过程进行的时间，；Ｓ
一
对称温度场的分布半径，ｍ；对称轴即管中心线，ｍ；
热泵运行时间、热负荷等因素有关。为使求解方冷便，过分析，略影响较小的次要因素，立模型经忽建时作以下假设：（）土壤与埋管之间的传热方式为纯导热，１且土壤按深度分层，层土壤的导热系数为常数，壤每土
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・・９
土壤活泵垂盎俚周围湿度数值拟
施志钢 ☆ 于立强
（岛建筑工程学院）青
［要］针对典型的垂直ｕ型埋管土壤源热泵，立埋管周围非稳态温度场模型，摘建并利用有
根据钻井时采得的土壤试样，将地下土壤分为两可
作者简历： ☆ 志钢，，９５施男１７年生，士，教，岛建筑工程学院环工系，６３硕助青２０３６

埋管换热器的实验研究与数值模拟

［ｓｒｃ］ＡｂｔａｔＨａｐｐｅｔｘｈｎｅｘｅｉｎｌｆｒｆｒｈｒｔｔｐｎｄｌｎｍｅｉｌｉｌｉｎｕｉｇＦｕｎｅｔｉｅｈａｅｃａｇｒｐｒｅｍｅｔａｏｍｅｐｏｏｉｍｏｅ，ｕｒａｓｐｔｏｔｙｇｃｍｕａｏｓｌｔｏｔｎｅｔ
一
正被广泛地研究和应用。埋管换热器作为其核心部
件，的换热能力的大小，直接影响机组的效率。因它
此，对埋管换热器的优化研究，显得极为重要。
组直径Ｄ５２，管材为高密度聚乙烯（Ｐ。ＵＨＤＥ）
本文首先通过Ｇｍｂｔ建立来自计算模型，使用ａｉ
，
ｓｉｌｔｈｕｐｙｗａｅ０Ｃ，５￣５Ｃｃｎｉｏｆｈｅｏｔｎｏｓｏｅａｉｎｆｒ８ｈｕｓｐｐａｘｈａｇｅｅｐｅａｕｅｍｕａｅｔｅｓｐｌｔｒ４Ｃ，０￣ｏｄｔｎｏｔｒｅｃｎｉｕｕｐｒｔｏｏｒｉｅｈｅｔｅｃｎｒｔｍ４０ｉｏｒｔｒｄｓｒｂｔｎｉｈｕｒｕｄｎｏｌｎｘｅｉｎｓｗｉｅｔｅｃａｇｒｈａｘｈｇｒｈａｒｓｅｎｔｏｄｈａｉｔｉｕｉｎｔｅｓｒｏｎｉｇｓｉｏ，ａｄｅｐｒｍｅｔｔｈａｘｈｈｎｅｅｔｅｃａｅｅｔｔａｆｒｕｉｔｏｔｅｓｍｅｎｎｓｅｐｒｍｅｔｌｃｎｉｏ，ｋｅｔｍ，ｅｔｆ３ｘｅｉｎａｏｄｔｎｔｅｄｐｈ４ｉａｄｐｈｏｍ，２Ｄｅａｍｅｔａｔｔｌｄｐｈｏ２ｍｅｓｒｍｅｔｐｉｔｗｅｅｃｍｐｒｄｔｍｐｒｎｏａｅｔｆ１ａｕｅｎｏｎｓｔｒｏａｅｏ

热油管道停输过程土壤温度场PHOENICS数值模拟

Ｓａｄｎ５０１Ｐ．．Ｃｉａ．ｉｎｓｅａｍｔｒｈｎｏｇ２７６，Ｒｈｎ；２ＪａｇｕＫｙＬｔａｏｏｉｘｙｆＯｌ＆ＧｓｔａｅｎｒｎｐｒｔｎＴｈＪｇａｏｇｄＴａｓｏｔｉｅｍｌｙ，Ｓｒａａｏｃｏ
ＪａｇｕＰｌｔｈｉＵｉｅｓｙｈｎｚｏｉｎｓ１０６Ｐ．ｉｎｓｏｅｎｃｎｖｒｉ，ＣａｇｈｕＪｇｕ２３１，Ｒ．Ｃｉｙｃｔａｈｎａ）
Ｒｅｅｖｄ１ｅｔｍｂｒ２０ｃｉｅ３Ｓｐｅｅ０６；ｒｖｓ５Ｏｃｏｅ０６；ａｃｐｅｖｍｂｒ２０ｅｉｄ２ｔｂｒ２０ｅｃｅｔ２Ｎｏｅｅ０６ｄ
Ｃｒｓｏｉｕｈｒｅ．＋８ —５９２９３；ａ：６１ｏｅｐｎｎａｔｏ．Ｔ１：６１ —３９５１ｆ＋８ —５９—３９５１ｅｄｇｘ２９３； —ｍａ：ｈｌ．ｕｅＵｃｉｚｊ－ｊ．ｄ＋ｎｌ＠ｅｐｎ
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第１卷第４期９
２００６年１２月
石油化工高等学校学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＰＥＴＲ０ＣＨＥＭＩＬＵＮＩＣＡＶＥＲＴＩＳＩＥＳ
Ｖｎ、１Ｎｏ．１９４Ｄｅ．２０ｃ０６
ＡｂｔａｔＴｈａｃｌｔｎｆｒｒｉｔｍｐｒｔｒｉｌｒｕｄｕｄｒｒｕｄｈａｉｐｐｌｅｉｔｅｉｏｔｎａｔｆｒｒｓａｃｉｇｏｓｒｃ：ｅｃｌａｉｏｌｅｅａｕｅｆｅａｏｎｎｅｇｎｅｔｏｌｉｅｉｓｈｍｐｒａｔｐｒｏｅｅｒｈｎｎｕｏａｄｏｎｓｏｐｎｒｎｐｒａｉｎｔ，ｒｓａｔｇａｄｓｎｄｒｇｉｔｒｔｎｌｒｎＦｒａｉｎＴｈｔｅｔａｍｏｅａｄｂｕｄｒｔｐｉｇｔａｓｏｔｔｉｏｍｅｅｔｒｉｎ０ｏｕｉｎｅｍｉｔｔｔａｓｏｔｔ．ｎｎｅｙｏｅｍａｈｍａｉｌｄｌｎｏｎａｙｃ

同沟敷设中热油管道停输过程模拟分析

油视为一维流动，油品的温度、压力、速度等视为超过１０ｍ后，土壤温度受热油管道影响已很小；
截面的平均值；② 管道周围各向异性的土壤介质管道距地面一定深度后，管道对土壤温度场的影响
００
考虑从节点流出的流量为正，有
（４９５３５、ｚｈｐｙｉａｏ０５）６０８９ｒａｐ＠ｓ．ｒｊｎｃｎ
＿
（目主持栏
杨
军）
基金论文：中国石油集团西部管道有限责任公司科学研究与技术开发项目（Ｘ２ — ０９０２。Ｇ２２０— ０）
关键词：埋地管道；同沟敷设；温度场；数值模拟；停输
ｄｉ０３６／ｉｎ１０ — ８６２１．．１ｏ：．９．ｓ．６６９．０１３０１９ｊｓ００
１水力热力数学模型
１１稳态运行数学模型的处理．
简化为各向同性的均匀介质ｕ；③ 忽略原油以及土壤沿管线轴向方向的传热，忽略原油在停输过程中
ＫＰ—Ｃ（５１）
参考文献
［】１常玉连，邢宝海，任永良．油田注水管网拓扑结构自动设计方法研究［．石油工程建设，２０，３４：５ｇＪ］０５１（）＿．［】日庆．注水管网系统模型的计算方法［１２丛Ｊ＿油气田地面工程，
２０，２（）１— ４０４３８：３１．
一
ＫＰ＋Ｋ＋Ｋ）一４ＫＰ＝２（３， ● ｌ（Ｋ＋２ＫＰ一６ｃｐ］１），，

基于Fluent模拟的地埋管周围不同深度土壤温度场变化分析

基于Fluent模拟的地埋管周围不同深度土壤温度场变化分析作者：李坤坤康琳支鹏羽于瑞佼马坤茹来源：《中国房地产业·中旬》2020年第12期摘要：利用Gambit建模软件建立简单的埋管模型，并定义其边界条件，利用Fluent数值模拟软件分别模拟距离埋管中心不同距离处测点温度变化情况，并且在不同距离处设置不同深度的测点，经过为期六年的间歇性连续模拟，最终得出距离埋管中心距离相同时，土壤各测点温度变化趋势因测点的深度不同而不同，且深度越大，温度越低;测点深度相同时，土壤各测点温度变化趋势因测点距埋管中心距离不同而不同，且距离越远温度越低，但是，无论哪一种情况，每年取热完成之后各测点温度都有所升高，即每年完成系统正常运行后土壤温度都有所升高。

关键词：地埋管;不同深度;数值模拟;温度场;变化分析1 引言我国北方寒冷地区污染严重，清洁能源供热逐渐替代燃煤供熱，地源热泵供热得到广泛认可，因为我国北方寒冷地区采暖期比较长，冷热负荷不均衡，长期使用导致地下温度逐渐降低，采暖效果受到影响，一般采用加热器辅助加热，考虑到北方寒冷地区太阳能资源丰富，在非采暖季将太阳能的热量转移到土壤中储存，即解决地下温度场不平衡问题又有效利用清洁能源做到节能减排，顺应时代潮流。

所以对地下温度场进行全面的研究才能让我们更好地掌握和应用该系统。

2 太阳能耦合地源热泵系统2.1 系统组成由图1可以看出，该系统主要可以分为三部分：集热器、蓄热库及热用户。

2.2 系统运行情况2.2.1 在非采暖季节运行情况在非采暖季节，集热器吸收太阳能加热罐中的热水使其高温度，达到设定温度后，启动预埋管道中的热水循环将热量转移到土壤中使其温度升高，土壤用作储热体，以储存冬季取暖的热量。

2.2.2 在供暖季节运行情况2.2.2.1 白天太阳光照射度较高时，集热器收集太阳光的热量通过板式换热器1、2为用户供暖。

在用户需要热量较多时，存储在土壤中的热量可以通过板式热交换器3为用户供热。

不同季节埋地热油管道周围土壤温度场数值模拟

ｓｍｕａｅ．ａｙｉｈｗｓｔａｅｅａｒｉｉｕｉｎｆｓｉｔｍｐｒｔｒｅｄａｏｎｈｉｅｉｅｎｄｆｅｅｔｉｌｔｄＡｎｌｓｓｓｏｈｔｔｍｐｒｔｅｄｓｂｔｓｏｏｌｅｅａｕｅｆｌｒｕｄｔｅｐｐｌｓｉｉｒｎｕｒｔｏｉｎｆ
胡金文，马贵阳，高岩，刘瑞凯，田丽，何明那
（宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺ｉ３０）辽０１１
摘
要：埋地热油管道周围土壤温度场是随时间变化的非周期性非稳态温度场，建立埋地管道周围土壤温度
场的非稳态传热模型，对不同季节埋地热油管道周围土壤温度场非稳态传热规律进行数值模拟。分析表明，同不
ｓａｏｓａｅｄｆｅｅｔｄｓｉｕｉｎｆｓｉｔｍｐｒｔｒｅｄａｏｎｈｉｅｉｅｔｎｔｏｔｔｅｍａｎｕａｉｎｅｓｎｒｉｒｎ．ｉｔｂｔｓｏｏｌｅｅａｅｆｌｒｕｄｔｅｐｐｌｓｗｉａｄｗｉｕｈｒ１ｓｌｔｆｒｏｕｉｎｈｈｉｏｌｙｒｈｖａｋｄｙｄｆｅｅｃ．Ｓｉｔｍｐｒｔｒｅｄａｏｎｈｉｅｉｅｗｉｎｕａｉｎｌｙｒａｐａｓｓｍｉｉｌａｅａｅｍｒｅｌｉｒｎｅｏｌｅｅａｅｆｌｒｕｄｔｅｐｐｌｔｉｓｌｔａｅｐｅｒｅｃｒｅｕｉｎｈｏｃ