一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法技术

本发明专利技术公开了一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，属于地源热泵技术领域，基于套管式地埋管传热模型和热响应测试的进出口流体温度，采用不同的目标函数估算岩土的热导率k

【技术实现步骤摘要】
一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法
本专利技术涉及地源热泵
，更具体地说，涉及一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法。
技术介绍
套管式地埋管是地源热泵领域中一种重要的地埋管，而岩土热物性参数是套管式地埋管设计所需要的关键参数。目前常用的套管式地埋管岩土热物性参数测试方法为：依托热响应测试的实验数据与套管式地埋管传热模型，采用斜率法或参数估算方法估算岩土热物性参数。其中，参数估算方法包括蒙特卡洛算法、信赖域法、单纯形法、模式搜索算法、Levenberg-Marquardt法、高斯线性化法、遗传算法等。2017年3月，安徽建筑大学的谢宗标公开了一篇名为“同轴深井套管式地埋管换热器岩土热物性实验分析研究”的硕士学位论文，该论文基于线热源模型中的地埋管总热阻与时间的自然对数成线性关系的原理，采用斜率法对热响应测试实验数据进行处理，即采用最小二乘法拟合得到流体平均温度关于时间对数的线性拟合函数，进而直接计算得到岩土的热导率和体积比热容。然而，该方法所需要的热响应测试数据较多，即热响应测试时间足够长(一般需要至少48小时)。...

【技术保护点】
1.一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于：基于套管式地埋管传热模型和热响应测试的实验数据，采用不同的目标函数估算岩土的热导率和体积比热容，其中，同时估算岩土热导率k

【技术特征摘要】
1.一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于：基于套管式地埋管传热模型和热响应测试的实验数据，采用不同的目标函数估算岩土的热导率和体积比热容，其中，同时估算岩土热导率ks和体积比热容Cs以及单独估算岩土热导率ks的目标函数为所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差，单独估算岩土体积比热容Cs的目标函数为前期测试时刻的进出口流体温度的均方根误差。


2.根据权利要求1所述的一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、基于套管式地埋管传热模型和热响应测试中所有测试时刻的实验数据，以所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差作为目标函数，同时估算岩土的热导率ks和体积比热容Cs，并将估算值分别作为岩土热导率ks和体积比热容Cs的初值，即第零次迭代的结果；
步骤二、将岩土热导率ks的数值取为上一次迭代过程得到的岩土热导率估算值，然后基于套管式地埋管传热模型和热响应测试前期的实验数据，以前期测试时刻的进出口流体温度的均方根误差作为目标函数，估算岩土体积比热容Cs，并将估算值替代上一次迭代过程得到的岩土体积比热容估算值；
步骤三、将岩土体积比热容Cs的数值取为步骤二得到的岩土体积比热容估算值，并基于套管式地埋管传热模型和热响应测试中所有测试时刻的实验数据，以所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差作为目标函数，估算岩土热导率ks，并将估算值替代上一次迭代过程得到的岩土热导率估算值；
步骤四、采用迭代过程循环步骤二和步骤三，直至相邻两次迭代过程所估算的岩土热导率ks和体积比热容Cs的差值均小于设定值，则最后一次迭代过程所估算的岩土热导率ks和体积比热容Cs即为最终的输出结果。


3.根据权利要求2所述的一种套管式地埋管岩土热物性参数估算方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：
(1)选取以下函数作为目标函数：



E1——热响应测试中所有测试时刻的进出口流体温度的均方根误差；
n1——热响应测试中所有测试时刻的总数目；
j——热响应测试的第j个测试时刻；
Tci,j——第j个测试时刻的进口流体温度计算值；
Tei,j——第j个测试时刻的进口流体温度测试值；
Tco,j——第j个测试时刻的出口流体温度计算值；
Teo,j——第j个测试时刻的出口流体温度测试值；
(2)分别在[0.0，5.0]和[0.0×106，4.0×106]范围内产生M个热导率随机数和M个体积比热容随机数，进而将其随机组合为M组随机数，其中每组随机数包括一个热导率随机数和一个体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昌龙，方晗，钱付平，鲁进利，孙彦红，汪齐，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34