【摘要】：傳統(tǒng)石化能源的大量使用加劇了大氣污染,新能源利用和發(fā)展的呼聲日益高漲。作為一種新型的淺層地?zé)崂梅椒?能量樁兼具換熱和承載作用,得到了大量關(guān)注。然而,由于多場耦合作用的存在,樁身熱力學(xué)特性復(fù)雜多變,作用機理尚未清晰。另外,能量樁的設(shè)計和使用效率還與氣溫區(qū)域特征相關(guān)。因此,結(jié)合功能需求和氣候特征,因地制宜,對能量樁進行合理設(shè)計,是其推廣和發(fā)展的關(guān)鍵。本文考慮氣溫區(qū)域分布特征,結(jié)合能量樁設(shè)計需求,開展了不同氣溫區(qū)域下能量樁熱力學(xué)特性的研究。首先,將FBG測樁技術(shù)引入能量樁研究之中,基于相似原理設(shè)計并搭建了能量樁室內(nèi)模型試驗系統(tǒng);其次,綜合考慮相關(guān)規(guī)范和能量樁使用特點,對適用使用能量樁的氣溫區(qū)域進行總結(jié)歸類,分別為制冷需求為主的氣溫區(qū)域、供暖需求為主的氣溫區(qū)域以及供暖和制冷需求相當(dāng)?shù)臍鉁貐^(qū)域;然后,采用模型試驗的方法對供暖需求為主的氣溫區(qū)域和制冷需求為主的氣溫區(qū)域中的能量樁熱力學(xué)特性進行了研究,分析總結(jié)了不同氣溫區(qū)域中樁土體溫度、樁身應(yīng)力、應(yīng)變、樁側(cè)摩阻力以及樁頂位移變化規(guī)律;而后,基于現(xiàn)有的邊界面模型在有限元軟件中進行了二次開發(fā),以試驗為原型進行了數(shù)值模擬,通過對比數(shù)值結(jié)果和試驗結(jié)果,驗證了所用數(shù)值方法用于研究能量樁熱力學(xué)特性的可行性和適用性;最后,以現(xiàn)場試驗為原型進行了數(shù)值模擬,對制冷需求為主的氣溫區(qū)域、供暖需求為主的氣溫區(qū)域以及供暖和制冷需求相當(dāng)?shù)臍鉁貐^(qū)域中的能量樁長期熱力學(xué)特性進行了研究,總結(jié)分析了樁身軸力和樁頂位移的變化規(guī)律。模型試驗結(jié)果表明,制冷需求為主的氣溫區(qū)域中,多次熱循環(huán)作用使得土體溫度場出現(xiàn)熱量累積效應(yīng),而在供暖需求為主的氣溫區(qū)域中未出現(xiàn)此現(xiàn)象;樁身附加熱應(yīng)力沿著樁身呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,且隨循環(huán)次數(shù)的增加而增大;樁頂在不同氣溫區(qū)域的溫度循環(huán)作用下均會產(chǎn)生殘余沉降,且殘余沉降隨循環(huán)次數(shù)的增加出現(xiàn)累積,但其累積速率逐漸減小,并最終趨于穩(wěn)定。將試驗結(jié)果和采用了邊界面模型的數(shù)值模擬結(jié)果進行對比分析,結(jié)果表明,數(shù)值方法能夠用于能量樁熱力學(xué)特性的研究,并具有較好的適用性。以現(xiàn)場試驗為原型的長期熱力學(xué)特性數(shù)值試驗表明,對于供暖和制冷需求為主的氣溫區(qū)域,運行相同的年限后樁體所產(chǎn)生的附加軸力的最大值要分別大于制冷和供暖需求相當(dāng)?shù)臍鉁貐^(qū)域;在不同氣溫區(qū)域中,樁頂均出現(xiàn)累積位移,且累積速率隨著循環(huán)次數(shù)的增加逐漸減小。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU473.1;TU83

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 石曉東;光纖填充膠的熱力學(xué)特性研究[J];絕緣材料通訊;1997年04期

2 劉曉花;輻射場的熱力學(xué)特性[J];焦作教育學(xué)院學(xué)報;2001年03期

3 林大全;楊昌美;沈明元;趙群;;干水組織等效材料的輻射特性和熱力學(xué)特性研究[J];醫(yī)學(xué)物理;1991年Z1期

4 歐孝奪,吳恒,周東;廣西紅粘土和膨脹土熱力學(xué)特性的比較研究[J];巖土力學(xué);2005年07期

5 張森如;水冷反應(yīng)堆流體熱力學(xué)特性計算[J];核動力工程;1992年03期

6 黃瀟立;王俊峰;臧金光;;超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)熱力學(xué)特性研究[J];核動力工程;2016年03期

7 楊慶生;智能復(fù)合材料的熱力學(xué)特性[J];固體力學(xué)學(xué)報;1996年04期

8 徐京華,江壽平;生物化學(xué)反饋反應(yīng)的研究 Ⅱ.簡單系統(tǒng)的熱力學(xué)特性[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;1964年04期

9 劉方興,雅菁;SiO_2-C-NH_3系Si_3N_4合成的熱力學(xué)特性[J];硅酸鹽通報;1987年06期

10 董向元;郭淑青;王紅艷;朱彩霞;王折折;高新杰;;桂圓殼水熱焦結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)特性分析[J];太陽能學(xué)報;2019年08期

相關(guān)會議論文 前10條

1 黃剛;龍興貴;楊本福;梁建華;;鋯-氘反應(yīng)熱力學(xué)特性研究[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會現(xiàn)代核化學(xué)與放射化學(xué)分會場論文集[C];2008年

2 劉俊紅;顧建明;;磁流體的熱力學(xué)特性和應(yīng)用[A];上海市制冷學(xué)會二○○一年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2001年

3 游小清;;智能精確預(yù)測鏈烴化合物熱力學(xué)特性參數(shù)[A];中國化學(xué)會第二屆全國燃燒化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2017年

4 陳小明;李松晶;聶伯勛;;恩超燃沖壓發(fā)動機高溫燃料流量調(diào)節(jié)閥的熱力學(xué)特性研究[A];第五屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議暨2008年中國航空學(xué)會液壓與氣動學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

5 陳小明;李松晶;聶伯勛;;超燃沖壓發(fā)動機高溫燃料流量調(diào)節(jié)閥的熱力學(xué)特性研究[A];第五屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議暨2008年中國航空學(xué)會液壓與氣動學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

6 陳其峰;蔡靈倉;;高溫高壓下NaCl熱力學(xué)特性的分子動力學(xué)模擬[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

7 李鄭發(fā);王正道;熊志遠;暢若妮;;形狀記憶聚合物熱力學(xué)性能試驗研究[A];北京力學(xué)會第15屆學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2009年

8 黃剛;曹小華;龍興貴;;鈦吸／放氚的熱力學(xué)特性[A];中國工程物理研究院科技年報（2005）[C];2005年

9 杜雁霞;桂業(yè)偉;肖光明;易賢;李明;李偉斌;;過冷水滴結(jié)冰的熱力學(xué)特性及相變動力行為研究[A];第九屆全國流體力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2016年

10 周剛;李名銳;馮娜;馬坤;;動高壓下液氫熱力學(xué)特性、離解效應(yīng)及金屬化機制研究[A];中國力學(xué)大會-2015論文摘要集[C];2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 農(nóng)韋健;樅酸熱力學(xué)特性及其熱分解動力學(xué)[D];廣西大學(xué);2012年

2 陳兵芽;石蠟熱力學(xué)特性及其無纜驅(qū)動器研究[D];南昌大學(xué);2008年

3 趙潔雯;基于瀝青各組分熱力學(xué)特性的復(fù)合阻燃機理研究[D];東南大學(xué);2017年

4 劉雪峰;中央空調(diào)冷源系統(tǒng)變負荷運行控制機理與應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 宋懷博;考慮氣溫區(qū)域分布的能量樁熱力學(xué)特性研究[D];大連理工大學(xué);2019年

2 楊光暉;自動武器身管熱力學(xué)特性研究[D];中北大學(xué);2014年

3 沈?qū)W杰;竹材熱力學(xué)特性的集成學(xué)習(xí)軟測量技術(shù)研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2013年

4 王娟;脂質(zhì)單分子層的熱力學(xué)特性研究以及脂—蛋白在氣液界面上的結(jié)合[D];陜西師范大學(xué);2013年

5 暢若妮;形狀記憶聚合物熱力學(xué)實驗研究及其復(fù)合材料屈曲變形機理分析[D];北京交通大學(xué);2009年

6 岑建勇;閃電通道熱力學(xué)特性與放電特性的相關(guān)性研究[D];西北師范大學(xué);2012年

7 宋凱;波紋管式高溫流量調(diào)節(jié)閥熱力學(xué)特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 李柱柏;Nd-Fe-B基納米復(fù)合永磁材料的制備及矯頑力的探索[D];寧波大學(xué);2010年

9 黃勇;考慮熱水力耦合作用的地埋管熱力學(xué)特性研究[D];寧波大學(xué);2017年

10 李磊;微波熱處理復(fù)雜含錳物料工藝研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

，

本文編號：2615769