414-基于相變材料回填并考慮地下水滲流影響的U形地埋管換熱器（地源熱泵）換熱仿真

備注：模型參數(shù)同404案例。

01?模型圖

02?仿真工況

入口條件：流體速度0.6m/s，velocity inlet，水溫36℃，直徑26mm。

土壤原始溫度：16℃。

計(jì)算域外圍和底部設(shè)為初溫16℃，計(jì)算域頂部設(shè)為絕熱邊界。

03?網(wǎng)格圖

使用ANSYS MESH制作混合網(wǎng)格（六面體、三棱柱和四面體）。

說明：實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，以便選取合適的網(wǎng)格數(shù)量（兼顧計(jì)算速度和計(jì)算質(zhì)量）。

04?仿真基本設(shè)置

1 瞬態(tài)計(jì)算，并考慮重力影響。

2 使用標(biāo)準(zhǔn)KE湍流模型。

3 打開能量方程。

4 為不同區(qū)域創(chuàng)建不同材質(zhì)。

主要是創(chuàng)建管道、土壤和回填層的材質(zhì)。

5 將不同材質(zhì)分別賦給不同的域。

6 設(shè)置入口速度和溫度條件。

0.6m/s和36℃。

7 設(shè)置出口條件

根據(jù)實(shí)際選擇使用OUTFLOW。

或壓力出口條件，出口回流溫度16℃（土壤溫度）。

8 設(shè)置壁面條件

其中上表面可設(shè)置為外界（空氣）溫度，底面和側(cè)面可設(shè)置為土壤溫度（定溫邊界）。

9 可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置對(duì)某些位置的溫度監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)出口和坐標(biāo)為（xi,0,20）的點(diǎn)溫度，其中xi=0，0.5，1，1.95。單位：米

10 求解算法設(shè)置

11 初始化并賦初溫。

在全局初始化時(shí)，直接給定初溫16度。

12 設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)。

13 基于相變回填的仿真設(shè)置

使用相變回填材料時(shí)，參考如下 設(shè)置：

（1）創(chuàng)建相變回填材料

（2）打開凝固/熔化模型

（3）將回填區(qū)域設(shè)置為流體域，并將上述的回填材料賦給回填區(qū)。

14 考慮滲流的仿真設(shè)置

考慮滲流時(shí)，土壤區(qū)域參考如下設(shè)置：

（1）土壤滲流多孔介質(zhì)區(qū)域設(shè)置

（2）滲流速度設(shè)置

05

基本結(jié)果

1、Case A1普通換熱仿真結(jié)果

1天內(nèi)時(shí)間步長(zhǎng)60s，1天后，時(shí)間步長(zhǎng)86400s。

（1）1天的監(jiān)測(cè)曲線

（2）301天結(jié)果

2、Case A2基于相變回填的換熱仿真結(jié)果

（1）1天結(jié)果

（2）301天結(jié)果

因?qū)谄蛨D片數(shù)量的限制，Case3和Case4的結(jié)果，以及四個(gè)工況的對(duì)比，詳見下一篇文章！

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