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)單個樁埋管時的響應(yīng)模型,獲得當(dāng)具有一定螺旋間距、螺旋半徑和長度的換熱管埋設(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)沿鉆孔埋管周圍和深度方向布置測點(diǎn),記錄溫度響應(yīng)數(shù)據(jù),并結(jié)合有限長線熱源滲流模型,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),對格林函數(shù)加以改變,得到地下水以三維流動的方式流經(jīng)地下介質(zhì)時點(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)算某段時刻內(nèi)位于(x’,y,’z’)的點(diǎn)熱源在無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)單個樁埋管時,綜合考慮導(dǎo)熱和對流的影響,建立能量方程,列出所對應(yīng)的初始和邊界條件;將地面的恒溫對有限長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參數(shù)在換熱過程中的影響。
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)單個樁基螺旋埋管時,地下介質(zhì)中除換熱管外任意一點(diǎn)在任意時刻的溫度響應(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,在以地面為對稱面的虛擬的另一半無限大介質(zhì)中,有恒定吸熱的螺旋管,即同時存在著螺旋線熱源和螺旋線熱匯,根據(jù)單個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,具體過程包括:
(3-1)沿鉆孔埋管換熱器周圍及深度方向均勻布置測點(diǎn),在測點(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)算鉆孔周圍布設(shè)的點(diǎn)的過余溫度;
(3-4)計(jì)算每個布設(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圍及深度方向布置耐腐蝕的熱電偶或熱電阻,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線熱源滲流模型,結(jié)合從步驟(3-2)中不斷抽取來的地下水流速大小和方向,計(jì)算獲得鉆孔周圍所布置點(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,使方差和對地下水流速的大小u和兩個方向角α和β都取一階導(dǎo)數(shù),三個一階導(dǎo)數(shù)都同時小于設(shè)定值時,認(rèn)為一階導(dǎo)數(shù)近似為零,此時,對于該點(diǎn)的方差和已達(dá)到最小。