1.一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:包括以下步驟:
(1)在地下水以三維速度流經(jīng)無(wú)限大均勻介質(zhì)的前提下,確認(rèn)處于介質(zhì)中的以一定強(qiáng)度散熱的點(diǎn)熱源在介質(zhì)中任意一點(diǎn)處引起的溫度響應(yīng);
(2)構(gòu)建地下水以三維速度流經(jīng)單個(gè)樁埋管時(shí)的響應(yīng)模型,獲得當(dāng)具有一定螺旋間距、螺旋半徑和長(zhǎng)度的換熱管埋設(shè)于樁基中形成樁基螺旋埋管地?zé)釗Q熱器后的半無(wú)限大介質(zhì)中除螺旋管外任意一點(diǎn)溫度響應(yīng);
(3)沿鉆孔埋管周?chē)蜕疃确较虿贾脺y(cè)點(diǎn),記錄溫度響應(yīng)數(shù)據(jù),并結(jié)合有限長(zhǎng)線熱源滲流模型,反向推算地下水的流速,從而為樁埋管在地下水滲流條件下的計(jì)算方法提供地下水流速的參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(1)中,根據(jù)點(diǎn)熱源在無(wú)限大介質(zhì)中以純導(dǎo)熱方式產(chǎn)生溫度響應(yīng)的格林函數(shù),對(duì)格林函數(shù)加以改變,得到地下水以三維流動(dòng)的方式流經(jīng)地下介質(zhì)時(shí)點(diǎn)熱源引起的溫度響應(yīng)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(1)中,在地下水以三維速度流經(jīng)無(wú)限大均勻介質(zhì)的前提下,地下介質(zhì)分布均勻且其孔隙率一致,根據(jù)孔隙率、地下固態(tài)介質(zhì)的體積比熱容、地下水的體積比熱容、地下固態(tài)介質(zhì)和地下水的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算某段時(shí)刻內(nèi)位于(x’,y,’z’)的點(diǎn)熱源在無(wú)限大空間中任意一點(diǎn)(x,y,z)引起的溫度響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(2)中,螺旋換熱管布置于樁基后,地下水以三維的流速流經(jīng)單個(gè)樁埋管時(shí),綜合考慮導(dǎo)熱和對(duì)流的影響,建立能量方程,列出所對(duì)應(yīng)的初始和邊界條件;將地面的恒溫對(duì)有限長(zhǎng)樁基螺旋埋管的影響加以考慮,并考慮螺旋管和樁基的各個(gè)參數(shù)在換熱過(guò)程中的影響。
5.如權(quán)利要求1所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(2)中,得到了有限長(zhǎng)的樁基螺旋埋管地?zé)釗Q熱器在三維地下水滲流條件下對(duì)地下介質(zhì)產(chǎn)生的溫度響應(yīng)表達(dá)式后,即可計(jì)算出三維地下水流經(jīng)單個(gè)樁基螺旋埋管時(shí),地下介質(zhì)中除換熱管外任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的溫度響應(yīng)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(2)中,利用虛擬熱源法,即認(rèn)為在地下介質(zhì)中存在恒定發(fā)熱的螺旋管,在以地面為對(duì)稱(chēng)面的虛擬的另一半無(wú)限大介質(zhì)中,有恒定吸熱的螺旋管,即同時(shí)存在著螺旋線熱源和螺旋線熱匯,根據(jù)單個(gè)樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下,在地下空間內(nèi)除螺旋管外任意點(diǎn)(x,y,z)所引起的溫度響應(yīng),考慮若干個(gè)樁基埋管在該點(diǎn)引起的溫度響應(yīng)的疊加,結(jié)合樁埋管之間的間距、排列方式,從而確定樁埋管群體在該點(diǎn)引起的溫度響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3)中,具體過(guò)程包括:
(3-1)沿鉆孔埋管換熱器周?chē)吧疃确较蚓鶆虿贾脺y(cè)點(diǎn),在測(cè)點(diǎn)處安裝熱電偶或熱電阻。
(3-2)設(shè)定好地下水流速和方向角的范圍,從設(shè)定范圍內(nèi)抽取數(shù)據(jù)以進(jìn)行計(jì)算;
(3-3)采用鉆孔埋管的地下水滲流計(jì)算模型,計(jì)算鉆孔周?chē)荚O(shè)的點(diǎn)的過(guò)余溫度;
(3-4)計(jì)算每個(gè)布設(shè)點(diǎn)的理論計(jì)算值與實(shí)際值的方差,判斷是否有符合設(shè)定值個(gè)數(shù)的布設(shè)點(diǎn)的方差和達(dá)到最小值,如果是,則輸出此時(shí)的地下水流速的大小和方向,如果不是,則繼續(xù)從地下水流速大小和方向的范圍內(nèi)抽取數(shù)值進(jìn)行迭代計(jì)算。
8.如權(quán)利要求7所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3-1)中,在鉆孔埋管換熱器周?chē)吧疃确较虿贾媚透g的熱電偶或熱電阻,采用數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行記錄所布置點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化;或者,所述步驟(3-2)中,將流速大小和角度在各自的范圍內(nèi)不斷抽取,代入有限長(zhǎng)線熱源滲流模型進(jìn)行計(jì)算。
9.如權(quán)利要求7所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3-3)中,利用鉆孔埋管在地下水滲流條件下比較成熟的有限長(zhǎng)線熱源滲流模型,結(jié)合從步驟(3-2)中不斷抽取來(lái)的地下水流速大小和方向,計(jì)算獲得鉆孔周?chē)贾命c(diǎn)的溫度響應(yīng)值。
10.如權(quán)利要求7所述的一種樁基螺旋埋管在地下水滲流條件下的溫度響應(yīng)計(jì)算方法,其特征是:所述步驟(3-4)中,使方差和對(duì)地下水流速的大小u和兩個(gè)方向角α和β都取一階導(dǎo)數(shù),三個(gè)一階導(dǎo)數(shù)都同時(shí)小于設(shè)定值時(shí),認(rèn)為一階導(dǎo)數(shù)近似為零,此時(shí),對(duì)于該點(diǎn)的方差和已達(dá)到最小。