摘要：随着常规能源日益短缺,土壤源热泵这种环保、节能的可再生能源日益引人关注。本文针对一种U型内螺纹地埋管的换热性能开展实验与数值模拟的研究,分析回填材料种类、进口水温及雷诺数等因素对地埋管换热性能的影响情况,并且通过实验研究揭示温度及初始含湿量对原土、原沙以及添加保水剂PAM后内部的热湿迁移规律。对沙土热湿迁移规律的实验结果表明,原土与原沙内部的热湿迁移范围均随加热温度与原料初始含湿率的增加而增大,原沙的热湿迁移范围均比原土大：沙土添加1.5%PAM之后,土壤平均温度增加21.4%,沙子平均温度增加7.6%；土壤中含湿量迁移范围减小39.6%,沙子中含湿量迁移范围减小13.4%：表明原料添加PAM后保水效果明显,且原土中添加PAM的保水效果优于原沙。原料添加3%PAM后,土壤平均温度增加0.24%,平均含湿量增加0.13%；沙子平均温度增加0.53%,平均含湿量增加0.21%。对U型地埋管换热性能的实验研究表明,在进口温度为30℃、35℃、40℃、45℃,雷诺数为4000、6000、8000、10000时,土壤与沙子两种原料添加PAM后,外围土壤平均温度可分别提高1%与0.04%,管壁平均温度可增加1.8-2.2℃,流体进出口温差最高可提升0.4℃。原土与原沙添加PAM后,管内流体对流换热系数均有增加,其中土壤中管内流体对流换热系数平均提升60%,沙子中提升36%,分别得到原土、原沙以及原料添加PAM为回填材料时内螺纹地埋管的换热准则关联式。基于数值模拟进一步研究内螺纹地埋管换热性能,计算值与实验值吻合较好,并获得同尺寸光滑管与齿高分别为0.1mm、0.15mm、0.2mm的内螺纹管的换热特性,结果表明内螺纹管较之光滑管流体进出口温差分别提升0.33℃,0.53℃,0.63℃,且随齿高增大而增加。换热量分别提高约26%,52%与66%。光滑管内流体流场线均与管子轴向平行；内螺纹管内流体在主流场外形成了与管子轴向垂直的流动,流场密度也明显高于光滑管。螺纹管的换热强化因子均随流体雷诺数的增加而减小。本文研究结果可以为地埋管强化换热技术的研究和应用提供基础数据。