An Analytical Model for Transient Heat Transfer with a Time-Dependent Boundary in Solar- and Waste-Heat-Assisted Geothermal Borehole Systems: From Single to Multiple Boreholes
Notice bibliographique
Résumé
With the increasing engineering applications of geothermal borehole heat exchangers (BHEs), accurate and reliable mathematical models can help advance their thermal design and operations. In this study, an analytical model with a time-dependent heat flux boundary condition on the borehole wall is developed, capable of predicting the thermal performance of single, double, and multiple closed-loop BHEs, with an emphasis on solar- and waste-heat-assisted geothermal borehole systems (S-GBS and W-GBS) for energy storage. This analytical framework begins with a one-dimensional transient heat conduction problem subjected to a time-dependent heat flux for a single borehole. The single borehole scenario is then extended to multiple boreholes by exploiting lines of symmetry (or thermal superposition). A final expression of the temperature distribution along the center line is attained for single, double, and multiple boreholes, which is verified with a two-dimensional finite-element numerical model (less than 0.7% mean absolute deviation) and uses much lesser computational power and time. The analytical solution is also validated against a field-scale experiment from the literature regarding the borehole and ground temperatures at different time frames, with an absolute error below 6.3%. Further, the thermal performance of S-GBS and W-GBS is compared for a 3-by-3 borehole configuration using the analytical model to ensure its versatility in thermal energy storage. It is concluded that our proposed analytical framework can rapidly evaluate closed-loop geothermal BHEs, regardless of the numbers of boreholes and the type of the heat flux on the borehole wall.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».