新型地能转换桩-土水系统的THM耦合效应机理研究

针对目前地能转换技术成本过高及忽略桩土水系统的相互作用和地下水流动等问题，实验研究地能转换桩的机理以及桩-土水系统THM耦合参数的影响因素，评价地能转换桩在不同土水性质的运行规律和变化特征。把静力平衡理论、桩土作用原理、渗流理论、热传导和对流弥散结合起来，依据工程岩土学观点，在室内实验模拟基础上研究地能转换桩-土水系统的THM耦合机理，建立相应的数值模型，提出全新的设计参数反求理论，仿真研究系统的换热场、应力场、渗流场的变异。此外对关键性设计指标如换热器几何参数、荷载条件等进行理论分析，研究这些参数对能量交换效率的影响,寻找优化设计的解决途径。研究对流弥散效应与热传导关系以及对流弥散在热量运移中所占比例，计算Peclet值。通过现场桩模拟实验，验证本研究建立的全新的参数反求法和理论模型。最终提出耦合桩-土作用和地下水流动理论的THM耦合效应的数值模型，为地能转换桩的设计提供理论基础。