1、碩士學(xué)位論文土壤土壤中滲流滲流及其及其傳熱傳熱特性的特性的LBMLBM模擬模擬ThesoilseepageheattransferacteristicsofLBMsimulations作者姓名：張達(dá)學(xué)科、專業(yè)：熱能工程學(xué)號(hào)：21410008指導(dǎo)教師：李素芬完成日期：2017年5月大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要地源熱泵（GSHP）作為一種可有效解決我國(guó)的環(huán)境污染和能源危機(jī)

2、問(wèn)題的環(huán)保、清潔、有利于可持續(xù)發(fā)展的新型技術(shù)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的發(fā)展前景。而在GSHP提取地?zé)崮苓^(guò)程中，地下水滲流對(duì)其地埋管換熱器的換熱過(guò)程有著至關(guān)重要的作用，且其實(shí)際換熱過(guò)程是一種復(fù)雜的熱滲耦合傳熱過(guò)程，為了彌補(bǔ)以往此領(lǐng)域中微觀層次研究較少的狀況，本文從孔隙尺度出發(fā)，采用格子Boltzmann方法（LBM）研究并分析了微觀下飽和土壤和非飽和土壤中的滲流及傳熱規(guī)律。在本文中，我們首先借助電鏡掃描實(shí)驗(yàn)手段和隨機(jī)四參數(shù)生成法（QSG

3、S）重構(gòu)了二維和三維情況下貼合實(shí)際土壤多孔介質(zhì)外貌的土壤多孔介質(zhì)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型；進(jìn)而針對(duì)飽和土壤和非飽和土壤分別采用不可壓LB模型D3G19和可模擬大密度比情況下的ZSC模型進(jìn)行了多孔介質(zhì)內(nèi)的滲流模擬，在傳熱方面，通過(guò)改進(jìn)的LB傳熱模型對(duì)滲流傳熱的微觀現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬并解決了傳統(tǒng)LB模擬中不同熱容時(shí)不同相態(tài)間熱流、密度的不連續(xù)現(xiàn)象。最后通過(guò)改變多孔介質(zhì)的孔隙率、滲流壓差、氣液飽和度、驅(qū)動(dòng)力、流體的潤(rùn)濕性、滲流與傳熱方向的一致性等影響因素

4、，來(lái)比較其對(duì)多孔介質(zhì)中滲流及傳熱的影響，分析并討論了相關(guān)的滲流傳熱機(jī)理，得出的結(jié)論有：（1）運(yùn)用隨機(jī)四參數(shù)生成法重構(gòu)的不規(guī)則土壤多孔介質(zhì)幾何模型與真實(shí)土壤形態(tài)較為接近，三維多孔介質(zhì)可有效優(yōu)化二維多孔介質(zhì)中存在的“流動(dòng)死區(qū)”現(xiàn)象。（2）飽和土壤中在有滲流條件下土壤的有效導(dǎo)熱系數(shù)主要取決于其孔隙率；滲流壓差增大對(duì)土壤的溫度自我恢復(fù)有很好的促進(jìn)作用，孔隙率越大的土壤中此作用越明顯。（3）非飽和土壤中流體所受驅(qū)動(dòng)力小于多孔介質(zhì)處的毛細(xì)力時(shí)，滲流