地埋管换热仿真从入门到进阶专题90讲：基于Workbench单管/管群/U型管和螺旋管工程案例实战
- 作者优秀
- 优秀教师/博士学历
- 内容充实
- 工程案例/内容体系完整
- 平台推荐
- 主编推荐/内容稀缺
服务：
- 课程资料下载
- 在线开票
- 提供培训通知
- 交流群
本课适合哪些人学习：
1、学习型仿真工程师
2、理解有限元基本概念、熟悉仿真分析流程的工程师
3、从事换热仿真的工程师
4、ANSYS-SCDM、ANSYS MESHING、GAMBIT、FLUENT、TECPLOT、CFD POST软件学习和应用者
5、对地埋管（单管、管群；U型管、螺旋管）换热性能研究的在校学生和教师
你会得到什么：
1、FLUENT换热仿真的基本操作方法和原理；
2、U型地埋管、管群仿真的处理方式，ANSYS MESH网格制作方法；螺旋地埋管仿真的处理方式，ANSYS MESH、GAMBIT局部加密网格制作方法；
3、FLUENT相关软件的应用方式。
4、地下水渗流的处理方式；
5、相变模型的应用。
5、多孔介质模型的应用。
6、为订阅用户开具电子发票，所有订阅用户均可获得相关案例的模型源文件和参数
7、为订阅用户提供90天【知识圈】答疑专栏服务，后续可以围绕用户交流的内容进行加餐直播，其他用户可加入Workbench软件交流群。
课程介绍：
课程分为若干专题：单管、管群（U型管），螺旋管。
一、课程特色
基本知识:地埋管仿真的实现原理、相关参数和变量的仿真实现方式和意义、操作流程及相关注意事项等
认识仿真流程：主要包括仿真基本的流程、网格划分的要点、仿真参数的设置及其含义。
ANSYS SCDM地埋管的仿真模型的快速建模、更改计算域的快速处理方式； CREO螺旋管生成方法。
地埋管换热模型的网格划分：ANSYS MESH网格划分流程讲解，相关参数的含义，划分技巧、网格质量评价和优化方式，网格调整方式及意义； GAMBIT网格划分的流程、网格调整方式。
Fluent求解：物理模型选择，边界条件、物理模型参数设置（土壤参数、埋管参数、换热水参数）、求解器设置、初始值设置、渗流的仿真实现、相关理论及参数实际意义等，监测关键参数变化曲线，实列演示仿真求解设置流程、仿真结果处理方法，理解地埋管换热在有无渗流和不同渗流条件下的特点，提高仿真效率和收敛性的方法。
二、课程安排
讲课主题
第一章 地埋管换热仿真基础
第1讲：课程总体介绍
第2讲：地埋管仿真相关基础知识
第二章 地埋管管群换热仿真专题课程概述
第3讲：279-A0-课程介绍
第4讲：279-A0-视频目录
第三章 SCDM 管群换热建模及边界标定
第5讲：279-A1-双U管及回填部分建模SCDM2020R1
第6讲：279-A2-双U管及附近流体域模型处理SCDM2020R1
第7讲：279-A3-创建管群外场流体域模型SCDM2020R1
第8讲：279-A4-创建管群换热仿真整体模型
第9讲：279-A5-管群换热模型边界标定
第10讲：279-A6-管群换热模型优化处理
第11讲：279-A7-修改出入口边界标定
第四章 ANSYS MESH 管群换热网格划分
第12讲：279-B1-管群模型网格划分基础设置ANSYSMESH2020R1
第13讲：279-B2-生成换热管附近的网格
第14讲：279-B3-生成外场域网格
第15讲：279-B4-生成整体网格并读入FLUENT2020R1
第16讲：279-B5-ANSYS MESH中修改边界标定(此节内容按需使用)
第17讲：279-B6-网格局部未对齐的修改
第五章 管群仿真基础设置(无渗流情况下仿真)
第18讲：279-C1-双U地埋管群仿真基础设置
第19讲：279-C2-定义各部分的材质
第20讲：279-C3-边界条件和监测量的设置
第21讲：279-C4-时间步长计算及自动保存设置
第22讲：279-C5-出入口边界修正、仿真相关的设置和调整说明(点Calculate按钮前可先看这节)
第23讲：279-C6-出入口温度监测设置注意事项(此节内容按需使用)
第24讲：279-C7-计算至收敛时的基本结果情况及说明
第25讲：279-D1-流场域外围壁面假定为定温的仿真设置
第六章 考虑地下水渗流情形下的仿真设置
第26讲：279-E1-土壤渗流的设置1(土壤渗流条件的定义)
第27讲：279-E2-土壤渗流的设置2(渗流入口和出口定义)
第28讲：279-E3-土壤渗流的设置3(进出口边界条件定义)
第29讲：279-E4-考虑渗流的地埋管群仿真计算FLUENT2020R1
第七章 考虑地下水渗流仿真中间结果及必要调整
第30讲：279-F1-考虑渗流的时换热2天的基本效果
第31讲：279-F2-增大时间步长(减少计算时间)操作的必要说明
第32讲：279-F3-时间步长由60秒增加到3600秒的运行稳定检查
第33讲：279-F4-监测数据的说明
第八章考虑地下水渗流120天及60天工况的结果
第34讲：279-G1-120天工况时间的基本结果
第35讲：279-G2-120天工况结果2
第36讲：279-G3-60天工况结果展示
第九章 使用CFD POST查看结果的基本方式
第37讲：279-H1-使用CFD POST查看120天结果的演示
第38讲：279-H2-使用CFD POST查看其它工况时间结果演示
第34讲：279-G1-120天工况时间的基本结果
第39讲：279-H3-使用CFD POST生成动画的演示
第40讲：279-H4-使用FLUENT和CFD POST生成曲线图的演示
第十章 使用TECPLOT生成结果图技巧
第41讲：279-11-使用TECPLOT生成截面云图及技巧介绍(包含修改温度单位为摄氏度的方式)
第42讲：279-12-使用TECPLOT制作局部云图的方法
第43讲：279-13-使用TECPLOT生成切片云图的操作
第十一章 原模型快速增加计算域并计算的调整方式演示
第44讲：279-J1-增加计算域的快速建模
第45讲：279-J2-增加计算域后的快速网格设置
第46讲：279-J3-增加计算域后的快速网格设置和域标定
第47讲：279-J4-增加计算域后的快速边界标定和网格生成
第48讲：279-J5-增加计算域后的快速网格生成和流体计算设置
第49讲：279-J6-计算一步(60)的情况查看
第50讲：279-J7-2天工况时间的结果及后续计算设置
第51讲：279-J8-120天工况基本结果及解释和预测
第十二章 不同渗流条件结果比较及仿真经验总结
第52讲：279-K1-地下水渗流各向异性参数的设置(以渗流沿与X轴呈30度夹角方向为例)
第53讲：279-K2-增大渗流速度后的情况及基本规律(第一层100倍，其它层500倍)
第54讲：279-L1-仿真经验总结
第十三章 404#单孔U形地埋管(地源热泵)换热仿真专题
第55讲：404-A0-模型介绍
第56讲：404-A1-模型处理
第57讲：404-A2-边界标定
第58讲：:404-B1-Ansys MESH网格设置
第59讲：404-B2-Ansys MESH网格划分
第60讲：404-B3-Ansys MESH设置流体域并检查网格
第61讲：404-C1-FLUENT仿真设置
第62讲：404-C2-FLUENT仿真基本结果查看
第63讲：404-D1-自动保存及仿真文件导出
第64讲：404-D2-在FLUENT中读取设置文件并计算
第65讲：404-D3-查看不同时刻的结果
第66讲：404-E1-使用CFD POST查看瞬态结果基本操作
第67讲：404-F1-网格调整及相关说明
第68讲：404-F2-网格调整后的基本结果及相关要点说明
第69讲：404-G1-360天工况时间的结果
第十四章 螺旋地埋管换热仿真专题
第70讲：25:0-0-水平螺旋地埋管换热仿真课程介绍
第71讲：250-1-螺旋管建模过程
第72讲：:250-2-地源热泵建模及模型导出
第73讲：:250-3-模型切分处理
第74讲：250-4-线网格划分
第75讲：250-5-体网格划分
第76讲：:250-6-边界设定
第77讲：250-7-地源热泵仿真设置
第78讲：250-8-地源热泵仿真后出图
第79讲：250-9-CFD_POST出图视频
第十五章 螺旋地埋管换热仿真 WB (SCDM-MESH)前处理专题
第80讲：379-A0-课程介绍
第81讲：379-A1-创建螺旋线
第82讲：379-A2-扫描得到螺旋管
第83讲：379-A3-创建其余部分的模型
第84讲：379-A4-模型装配
第85讲：379-A5-模型布尔运算及导出
第86讲：379-A6-调整模型精度
第87讲：379-B1-SCDM设置节点共享
第88讲：379-B2-ANSYS MESH网格
第89讲：:379-B3-ANSYS MESH边界标定
第90讲：379-B4-FLUENT中查看网格
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地埋管管群换热仿真专题
01
参考文献
王瑜,刘志成. 地下水渗流对地源热泵竖直双U地埋管群传热特性的影响[J]. 实验室研究与探索,2019,38(9):52-57.
02
基本情况
如下图（截自参考文献）所示包含九个地埋管的井群（管群）模型，其中地埋管均为双U管（即每孔两根U型管）。
材料参数可参考下表（实际制作时取值与表中略有区别）。
03
计算工况及网格
实际仿真使用的模型图（地埋管埋入深度140m，回填土深度142m；计算域为长方体，尺寸为35mX35mX142m）。土壤初始温度为17℃，水初始温度16℃。进口流速0.4m/s，温度5℃，出口回流温度9.6℃。
计算时，考虑土壤的分层和渗流，模型中对各层土壤进行了划分（即将模型中土壤部分切成若干层，如上图）。各层土壤参数可参考下表（根据实际取值）。
地下水渗流以及管孔布置如下图所示，渗流方向与X轴呈30度夹角。
相关信息（摘自文献）：不考虑地下水渗流时，模型中1#、3#、7#、9#处于井群的顶角位置，称为“角井”; 2#、4#、6#、8# 处于边缘部位，称为“边井”; 5#处于井群的中间部位，称为“中井”。
考虑渗流时，各层土壤简化为均一的多孔介质，相关参数可参考下表（根据实际取值）。
03
基本结果（120天）
1 地下水渗流速度很大时的结果
如第一层的渗流速度为-5次方量级
各埋管间的相互影响很小。
地下3米水平面温度分布
地下30米水平面温度分布
立面温度分布
各层土壤性质及渗流速度不同，温度分布不同。
监测点的温度变化曲线
2 地下水渗流速度很小时的结果
各层渗流速度分别比前一种情况小100-500倍。
从图上可见，渗流速度小时，各埋管间的相互影响很大。
地下3米水平面温度分布
地下30米水平面温度分布
立面温度分布
分层面位置很明显。
这些图形近似对称（有渗流时肯定不完全对称），其实是因为工况时间比较短。若计算的工况时间较长，比如640天结果图如下：
使用软件处理一下比较漂亮
3 假定土壤为各向异性多孔介质
此为假定情况，实际来说肯定不会是这样的。
此处假定土壤中沿渗流速度方向（与X轴正向呈30度夹角方向）渗流阻力较小（与前两种情况两同），其余两个方向上渗流阻力为该方向的100倍。
由如下结果图可见，若假设沿渗流速度方向阻力较小时，云图中的小尾巴更加明显了。
单孔U形地埋管（地源热泵）换热仿真专题
01模型图
02仿真工况
入口条件：流体速度0.6m/s，velocity inlet，水温36℃，直径26mm。
土壤原始温度为：即初始温度16℃（FLUENT中可使用Patch）。
计算域外围和底部设为初温16℃，计算域顶部设为绝热边界。
03网格图
使用ANSYS MESH制作混合网格（六面体、三棱柱和四面体）。其实为有效降低网格纵横比，可以考虑整体均使用棱柱网格。
04
基本结果
螺旋地埋管换热仿真专题
01案例介绍
水平螺旋埋管埋深在地下10米，流体水进口温度38度，流速0.6m/s。运行140h，其周围土壤温度分布。
土壤长方体长7.5m，宽7.5m，高12m。回填体长7.5m，宽2m，高2m。
管内流体为水，进口温度为38度，流速为0.6m/s。初始土壤和回填土温度为289(16℃)。
02网格情况
非结构网格，管壁附近加密。
03仿真基本结果
课程相关图片：
