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申请/专利权人：东方电气集团东方电机有限公司;青岛理工大学

摘要：本发明公开了一种基于热网络法的岩土热物性参数辨识方法，旨在通过热网络法建立的地埋管换热器模型，获得热响应实验的实验数据，实现对钻孔内埋管短期热行为的预测，并辨识岩土热物性参数；首先在岩土处进行原位热响应实验，利用布置在岩土及地埋管换热器进出口处的温度传感器，记录实验过程中的逐时温度数据，然后，基于热响应实验的结构参数和实验参数建立地埋管换热器仿真模型，模拟热响应实验，获得地埋管换热器的进出口温度及岩土温度，本发明在保证岩土热物性参数辨识准确度的同时，缩短了热响应实验的实验时长，节约了热响应实验的成本，为指导岩土源热泵系统的建立奠定了基础。

主权项：1.一种基于热网络法的岩土热物性参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：构建地埋管换热器实验模型，确定地埋管换热器实验模型包含的结构参数以及岩土所在地理位置与岩土密度；S2：利用构建的地埋管换热器实验模型，进行原位热响应实验，并记录实验过程中的地埋管换热器的进出口温度和岩土温度数据；S3：基于S1中地埋管换热器实验模型的结构参数、边界条件及气候参数，并基于热网络法建立相应的地埋管换热器仿真模型；该仿真模型包括地埋管换热器模块、水箱模块、实验数据读取模块、计算器模块和结果显示模块，所涉及边界条件、结构参数和实验参数与S1中保持一致；地埋管换热器模块基于热网络方法，考虑了U型管与岩土垂直方向上的离散域，其中每个节点深度包括5个热容和6个热阻，该模型还考虑了岩土、浆液和管道的热特性，忽略垂直方向上的热传导；该仿真模型中，地埋管换热器流体节点的瞬态能量方程如公式（2）和公式（3）所示： （2） （3）公式（2）中，为深度处，入口侧U型管管内流体温度（℃），为深度处，出口侧U型管管内流体温度（℃），为管内流体速度（ms），为流体热容（J℃），为入口侧U型管至钻孔壁间回填材料的热阻（℃W），为管道节点间回填材料的热阻（℃W）；公式（2）中，为深度处入口侧U型管管壁温度（℃），公式（3）中，为深度处出口侧U型管管壁温度（℃），为出口侧U型管至钻孔壁间回填材料的热阻（℃W）；该仿真模型中，地埋管换热器灌浆节点的能量方程如公式（4）和公式（5）所示： （4） （5）公式（4）中，为入口侧U型管附近回填材料的热容（J℃），为钻孔回填材料节点间的热阻（℃W），为岩土的热阻（℃W），为深度处岩土的温度（℃）；公式（5）中为出口侧U型管附近回填材料的热容（J℃）；该仿真模型中，岩土节点能量方程如公式（6）所示： （6）公式（6）中，为岩土的热容（J℃）；为岩土的热阻（℃W）；为深度处岩土的温度（℃）；该仿真模型中，地埋管换热器的数值解如公式（7）-公式（11）所示：入口侧U型管节点，在时刻时的管内流体温度为： （7）出口侧U型管节点，在时刻时的管内流体温度为： （8）入口侧U型管附近回填材料在节点，第时刻的温度为： （9）出口侧U型管附近回填材料在节点，第时刻的温度为： （10）岩土在节点，第时刻的温度为： （11）；S4：基于S3所建立的地埋管换热器仿真模型，模拟热响应实验，获得地埋管换热器的进出口温度及岩土温度；S5：利用S2与S4中的热响应实验数据，结合最小二乘法建立目标函数；S6：基于Hoke-Jeeves算法，对目标函数进行优化，获得目标函数的最优解；S7：输出目标函数的最优解，确定岩土热物性参数。

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