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基于随机森林模型的浅层同轴套管式换热器取热影响因素
吉林大学学报(地球科学版) ›› 2026, Vol. 56 ›› Issue (5): 1714-1723.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20240293
基于随机森林模型的浅层同轴套管式换热器取热影响因素
王翰琦1 ,杨伟飞1,贾子龙2 ,刘曦遥3,冯波1
1.吉林大学新能源与环境学院,长春130021
2.自然资源部浅层地热能重点实验室,北京102218
3.中国地质调查局牡丹江自然资源调查中心,黑龙江 牡丹江 157423
Wang Hanqi1,Yang Weifei1 ,Jia Zilong2,Liu Xiyao3,Feng Bo1
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1. College of New Energy and Environment,Jilin University,Changchun 130021,China
2. Key Laboratory of Shallow Geothermal Energy,Ministry of Natural Resources,Beijing 102218,China
3. Mudanjiang Natural Resources Comprehensive Investigation Center,China Geological Survey,Mudanjiang 157423,Heilongjiang,China
摘要: 为实现浅层地热能资源的高效开发利用,缓解传统化石能源供暖模式引发的雾霾等大气环境污染问题,解决实际工程中换热器运行参数与场地地层参数最优匹配方式不明晰、耗费人力物力等问题,本文采用数值模拟与机器学习算法相结合的方法,首先基于COMSOL数值模型建立了浅层同轴套管地热系统传热数值模型,探究了不同物性参数、运行参数和地热井深度对换热器取热性能的影响;然后基于机器学习算法采用随机森林(RF)模型预测了不同参数集的地热系统开采温度,并在RF模型中量化相应特征影响因子的重要性,进一步验证了RF模型在预测地热开采温度中的准确度。结果表明:换热流体注入流速和注入温度对地热开采温度影响较大,注入流速保持在0.5~1.0 m3/h之间,以及增大地层与注入温度的温差,都可以提高系统的取热效率;RF模型在地热预测温度上具有较高的准确度,该模型的决定系数(R2)接近于0.99,同时均方根误差(RMSE)仅为0.17;特征重要性图进一步验证了不同注入温度及注入流速对于浅层同轴套管地热系统的影响较大。
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