ISSN 1005-2992 CN 22-1373/TM
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增强型地热系统（Enhanced Geothermal System, EGS）通过改变储层渗透率提高取热效率，是典型的裂缝型储层，在注、采取热过程中，岩体储层受流体流动（H）、传热（T）、力学变形（M）、化学溶蚀（C）等多个物理过程共同作用影响.EGS多场耦合数值模拟作为室内实验、现场测试的必要补充，对研究和理解多场耦合作用和生产实践非常重要，已在模拟软件、模型建立方面历经4多年发展。为此文中围绕EGS多场耦合数值模拟，从裂缝型储层表征、多场耦合模型和多场耦合快速求解方法三个方面展开阐述。通过总结分析得出，现在已经发展了多种表征裂缝型储层的方法，但如何将其应用于EGS系统并实现精细化表征仍需深入研究；大部分可用于研究EGS取热过程的商用和开源求解器多用于宏观尺度模拟，对于THMC全耦合模化分析的研究工作还比较有限；多尺度有限体积法（Multiscale Finite VolumeMethod, MsFV）在一定程度上可加快多孔介质渗流问题的计算效率，已在流动、换热领域得到应用；本征正交分解技术（Proper Othorgonal Decomposion, POD）对全阶模型降阶后，离散矩阵的条件数、自由度数都降低，计算效率得到提高，在多数物理问题得到应用，目前正在探索其在多物理场耦合领域的适用性。
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文中以十四面体结构建立不同孔密度（10-40PPI）的泡沫金属孔胞模型，运用FLUENT软件数值研究了在较高流速下（0/s~100m/s）泡沫金属的压降变化与通道的综合换热性能。研究结果表明，较高流速时孔密度与流速对泡沫金属通道流动阻力影响较大：流速为30/s时40PPI泡沫金属压降数值较10/20/30PPI分别提高了218.72%，123.87%，66.55%.当流速为80/s时，10PPI压降便达到MP/m.此外，高孔密度的泡沫金属具有更大的对流换热系数，但综合换热因子随流速增大而减少，说明增大流速所增强的换热性能无法抵消多孔结构所导致的压降阻力的增长。通过对压降数据进行分析整理，本文提出了较高流速下泡沫金属内压降的预测公式，与文献数据进行对比发现，压降预测值的最大误差为12.23%，说明该拟合公式能够较好的预测较高流速下泡沫金属内的压降阻力.
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文中提出了一种具有两根对称排布的矩形内肋的椭圆扭管，并利用Fluent软件对目标换热管进行数值模拟。首先比较研究了双肋椭圆扭管、光滑椭圆扭管、圆管三者在雷诺数5000至50000时的流动与换热性能，对比分析了三者努谢尔数Nu、阻力系数f、流动传热综合评价指标PEC以及管内平均速度-温度梯度场协同角β.结果表明，双肋椭圆扭管较圆管具有更好的场协同度以及较好的综合流动换热性能。其次，研究了双肋排布角度α对椭圆扭管的流动与换热性能的影响。结果表明，不同的双直肋排布角度能够影响椭圆扭管内部的场协同度与综合性能。最后利用响应面结合多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ），以努赛尔数增长率与流动阻力增长率为目标对截面参数进行优化，利用TOPSIS方法选出设计范围内最佳结构参数。
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当高压液态碳氢燃料由于容器或者管道破口泄露释放到低压环境中，会形成剧烈闪蒸喷雾，闪蒸喷雾是在动力学与非平衡热力学共同作用下一种复杂的破碎雾化形式。文中搭建了易燃易爆介质闪蒸喷雾实验台，研究了不同初始压力和温度作用下异戊烷闪蒸喷雾喷嘴内流动与近场雾化变化规律。研究结果表明，完全闪蒸雾化前，提高喷雾初温可以极大促进闪蒸雾化程度，之后温度变化对闪蒸雾化的影响急剧减弱：相同过热度下，提高喷雾初始压力也增加了闪蒸喷雾锥角和喷雾影响区域。在闪蒸喷雾不稳定阶段，喷嘴内出现多种两相流型并伴随不同闪蒸雾化形态，喷嘴内气相含率与闪蒸喷雾剧烈程度呈现正相关性，但是二者之间存在一定相位差，相位差与喷嘴内汽化起始点距离喷嘴出口距离以及流动速度有关。
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文中引入广义模型与能量方程来分别描述多孔介质内部的动量和热量传递，建立了底部嵌入矩形热源的二维多孔介质内自然对流的格子-Boltzmann（Lattice Boltzmann, LB）模型。通过和实验结果进行对比，验证了文中LB模型求解多孔介质内嵌热源引起的对流换热问题的正确性。系统地研究了Rayleigh数（Ra）、Darcy数（Da）和孔隙率ε等参数对多孔介质内温度场和流场的影响规律研究结果表明：当Ra>105时，Ra的增加能够提升多孔介质的整体对流换热强度；当Da>10-5时，Da的增加能有效改善多孔介质内的流动换热情况：孔隙率的增加能够强化流动换热，但不会改变多孔介质的主导换热类型。
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高渗透率风、光等分布式电源出力的间歇性和波动性是影响电网消纳可再生能源的主要原因。针对以上问题引入需求侧响应参与度，采用了规划-运行双层模型对含分布式电源并网优化策略进行研究。在规划层综合考虑风光承载率、经济性以及网络损耗建立多目标规划模型，对DG（Distributed Generation）的安装位置和容量以及DR（Demand Response）容量进行优化。在运行层引入电网调控DR参与度和电价激励DR参与度两种模式，并利用改进引力搜索算法进行求解。通过对东北某地区实际47节点配电系统进行算例仿真，得到不同参与度下的多目标运行方案，结果验证了研究的合理性和可行性。