CN111948252B - 基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法 - Google Patents

基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，包括：根据岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定位于第k层岩土层中的多个第一节点；获取第k层岩土层的热扩散率；不同岩土层的热扩散率不同；针对第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；将预先确定的时间步长、节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和热扩散率，输入岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度，准确地确定出地表下的各个位置在不同时点的温度。

Description

基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法
技术领域
本申请涉及地质层技术领域，具体而言，涉及一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法。
背景技术
为了研究地表以下的各个位置处的热恢复问题，因此，需要研究地表以下的各个位置的温度随时间的变化情况；然而，在确定地表下面的各个位置的温度随时间的变化的情况时，由于现有技术未考虑岩土层分层现象，即默认各个位置的岩土层扩散率相同，事实上，地表下面的不同岩土层的热扩散率不同，地表下面的各个位置的温度随时间变化的情况与岩土层的热扩散率相关，继而导致估计出的温度的准确性不高。
发明内容
鉴于此，本申请实施例的目的在于提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，以准确地确定出地表以下的各个位置在不同时间点的温度。
第一方面，本申请实施例提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，所述方法包括：根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同；针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
由于岩土层存在分层现象，继而导致地表下面的各个位置的温度随时间变化的情况与岩土层的热扩散率相关，因此，在上述实现过程中，根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；并将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述第k层岩土层热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度，充分考虑了岩土层分层对温度的影响，继而能准确地确定出地表以下的各个位置在不同时间点的温度。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度，包括：针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标；基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
位于同一岩土层中的各个节点的初始温度与该节点的在地表以下的深度有关，且与该节点所处地层以及位于该节点之上的各个地层的土壤导热系数相关，因此，在上述实现过程中，针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标(即该第一节点未位于预先划分好的地层的边界线上)时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标，可以理解的是，该第一节点位于所述目标地层上，并基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度，充分考虑了地层的导热系数和节点的深度对该节点的初始温度的影响，继而保证确定出的第一节点的初始温度的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，在所述确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标之后，所述方法还包括：在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标；基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
位于同一岩土层中的各个节点的初始温度与该节点的在地表以下的深度有关，且与该节点所处地层以及位于该节点之上的各个地层的土壤导热系数相关，因此，在上述实现过程中，在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标(即该第一节点位于预先划分好的地层的边界线上)时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标，并基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度，充分考虑了地层的导热系数和节点的深度对该节点的初始温度的影响，继而保证确定出的第一节点的初始温度的准确性。
基于第一方面，在一种可能的设计中，在所述将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程之前，所述方法还包括：获取所述第k层岩土层的导热方程，其中，所述导热方程为其中，ak为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；t为岩土层的温度，单位为℃；r为岩土层的横向长度，z为岩土层的纵向深度，单位为m；为岩土层的温度t关于时间τ的导数；利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程。
在上述实现过程中，针对每层岩土层，根据该层岩土层的热扩散率来构建导热方程，充分考虑岩土层扩散率对岩土层内的节点的温度的影响，并利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程，同时，由于岩土层内部节点的差分方程与岩土层的扩散率相关，继而能够利用所述岩土层内部节点的差分方程，准确地确定出该岩土层上的各个节点的温度随时间的变化情况。
基于第一方面，在一种可能的设计中，所述方法还包括：若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则，确定出位于管内的流体的各个第二节点；其中，所述换热器位于岩土层的钻孔内；所述内管位于所述外管内；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层；针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度；将所述时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值、各个第二节点的初始温度和预先确定的所述管内的流体的节点差分方程，确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
在管内注入有流体时，管内的不同节点的温度与所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值，以及该节点的位置有关，因此，在上述实现过程中，针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，准确地确定出该第二节点的初始温度；将所述时间步长、所述纵向深度步长、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值、各个第二节点的初始温度和预先确定的所述管内的流体的节点差分方程，准确地确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
基于第一方面，在一种可能的设计中，在所述确定出各个第二节点在不同的时间点的温度之前，所述方法还包括：获取所述外管内的流体的第一能量方程，其中，所述第一能量方程为其中，C1为所述第一热容量、所述第二热容量和所述第三热容量之和；C为流体的热容流量；R1为所述第一热阻和所述第二热阻之和；R2为所述第三热阻、所述第一对流热阻和所述第二对流热阻之和；tf1为所述外管内流体的温度；tf2为所述内管内流体的温度；tb为填充层的外壁温度；其中，所述填充层位于所述外管的外壁和所述回填材料层之间；对所述第一能量方程进行离散，得到所述外管内的流体的节点第一差分方程；获取所述内管内的流体的第二能量方程；其中，所述第二能量方程为C2为所述第四热容量和所述第五热容量之和；对所述第二能量方程进行离散，得到所述内管内的流体的节点第二差分方程；其中，所述管内的流体的节点差分方程包括：所述第一差分方程和所述第二差分方程。
在上述实现过程中，由于外管内的流体的第一能量方程与所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、第三热阻、所述第一对流热阻、所述第二对流热阻、所述第一热容量、所述第二热容量、所述第三热容量和流体的热容流量、填充层的外壁温度有关，同时，由于内管内的流体的第二能量方向与所述第四热容量、所述第五热容量、所述第三热阻、所述第一对流热阻、所述第二对流热阻和流体的热容流量有关，因此，通过对所述第二能量方程进行离散，得到的第二差分方程能够准确地确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
第二方面，本申请实施例提供一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定装置，所述装置包括：第一节点确定单元，用于根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；热扩散率获取单元，用于获取所述第k层岩土层的热扩散率；第一节点的初始温度确定单元，用于针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；温度确定单元，用于将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述第一节点初始温度确定单元，具体用于针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；以及在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标；基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述第一节点的初始温度确定单元，还用于在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标；以及基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述装置还包括：第一确定单元，用于获取所述第k层岩土层的导热方程，其中，所述导热方程为其中，ak为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；t为岩土层的温度，单位为℃；r为岩土层的横向长度，z为岩土层的纵向深度，单位为m；/>为岩土层的温度t关于时间τ的导数；以及利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程。
基于第二方面，在一种可能的设计中，所述装置还包括：第二节点的温度确定单元，用于若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则，确定出位于管内的流体的各个第二节点；其中，所述换热器位于岩土层的钻孔内；所述内管位于所述外管内；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层；以及针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度；将所述时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值、各个第二节点的初始温度和预先确定的所述管内的流体的节点差分方程，确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
基于第二方面，在一种可能的设计中，第二确定单元，用于获取所述外管内的流体的第一能量方程，其中，所述第一能量方程为其中，C1为所述第一热容量、所述第二热容量和所述第三热容量之和；C为流体的热容流量；R1为所述第一热阻和所述第二热阻之和；R2为所述第三热阻、所述第一对流热阻和所述第二对流热阻之和；tf1为所述外管内流体的温度；tf2为所述内管内流体的温度；tb为填充层的外壁温度；其中，所述填充层位于所述外管的外壁和所述回填材料层之间；以及对所述第一能量方程进行离散，得到所述外管内的流体的节点第一差分方程；获取所述内管内的流体的第二能量方程；其中，所述第二能量方程为/>C2为所述第四热容量和所述第五热容量之和；对所述第二能量方程进行离散，得到所述内管内的流体的节点第二差分方程；其中，所述管内的流体的节点差分方程包括：所述第一差分方程和所述第二差分方程。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述电子设备执行第一方面所述的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面所述的方法。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法的流程示意图。
图2为本申请实施例提供的节点划分示意图。
图3为本申请实施例提供的基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定装置的结构示意图。
图4为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
图标：300-基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定装置；310-第一节点确定单元；320-热扩散率获取单元；330-第一节点的初始温度确定单元；340-温度确定单元；400-电子设备；401-处理器；402-存储器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法的流程图，下面将对图1所示的流程进行详细阐述，所述方法包括步骤S11、S12、S13和S14。
S11：根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点。
S12：获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同。
S13：针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
S14：将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
下面对上述方法进行详细介绍。
S11：根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点。
请参照图2，在实际实施过程中，S11可以按照如下方式实施，根据预先确定的岩土层划分规则，沿着地球径向方向从左至右或者从右至左对预设范围内的位于地表下的岩土层进行划分，确定出各个岩土层所处的第一位置区域，以保证各个岩土层的热扩散率不同，针对每个岩土层所处的第一位置区域，根据预先确定的岩土层纵向深度，从所述预设范围内的地表开始，沿纵深方向，在该第一位置区域中确定出该岩土层的所处的第二位置区域，并从地表开始按照节点划分原则中的相邻两个节点(图2中位于相邻两个方格中的两个黑点)之间的水平间隔和竖直间隔，从上至下(由地表往内)对各个岩土层的所处的第二位置区域进行节点划分，得到多个节点，并从所述多个节点中确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点。
其中，所述纵向深度、所述水平间隔和所述竖直间隔根据实际需求设定。
S12：获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同。
其中，所述第k层岩土层的热扩散率ak根据表达式确定，其中，λk表示第k层岩土层的导热系数，单位W/mK；ρk表示第k层岩土层的密度，单位为Kg/m^3；ck表示第k层岩土层的比热容。
S13：针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
作为一种实施方式，S13包括：A1、A2和A3。
A1：针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标。
在实际实施过程中，A1可以按照如下方式实施，从地表开始，根据所述纵向深度步长，对所述纵向深度的范围内的岩土进行从上至下的划分，得到各个地层的纵坐标，(其中，针对某个地层的纵坐标，即为该地层中远离地表的一面的纵坐标)，针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，将该第一节点的纵坐标与所述多个地层的纵坐标进行比较，确定所述多个地层的纵坐标中是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标。
其中，各个地层的纵坐标和各个第一节点的坐标均是基于同一坐标系获取到的。
作为一种实施方式，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标的步骤包括：
确定所述纵向深度步长是否被该第一节点的纵坐标整除，若确定所述纵向深度步长不能被该第一节点的纵坐标整除，则表征所述多个地层的纵坐标中不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标，反之，则表征所述多个地层的纵坐标中存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标。
其中，该第一节点的纵坐标是以地表为原心建立的坐标系中的坐标。
A2：在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标。
其中，该第一节点的纵坐标和各个地层的纵坐标均是以地表为原心建立的坐标系中的坐标。
在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，将各个地层的纵坐标的绝对值与所述第一节点的纵坐标的绝对值进行比较，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层(即纵坐标的绝对值小于所述目标地层的地层)的纵坐标。
在确定出各个第一层和所述目标地层的纵坐标之后，执行步骤A3。
A3：基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、预先确定的所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
其中，所述初始温度表达式为：
其中，ta是地表温度，单位℃；y表征第一节点的纵坐标；在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，H(y)表征所述目标地层的纵坐标，m为所述目标地层的所处地层的层数序号，m越大，所述目标地层与地表之间的距离越远，Hm-1为位于所述目标地层的上一层的纵坐标，即第m-1层地层的纵坐标；kj为第j层地层的土壤导热系数，单位W/(m2·K)，qg是大地热流，单位W/m2，其取值为经验值。
通过将所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数和所述大地热流的值输入所述初始温度表达式，得到该第一节点的初始温度。
作为一种实施方式，所述初始温度表达式为：其中，ha是空气与地表的对流换热系数；通过将所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、预先确定的空气与地表的对流热换系数、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数的值输入所述初始温度表达式，得到该第一节点的初始温度。
作为一种实施方式，在A1之后，所述方法还包括步骤：B1和B2。
B1：在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标。
在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出纵坐标的绝对值小于该第一节点的地层的纵坐标，即位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标。
B2：基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流、所述地表温度和所述初始温度表达式，得到该第一节点的初始温度。
其中，所述初始温度表达式为：
其中，在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，H(y)表征第第一节点的纵坐标(即第m层地层的纵坐标)，Hm-1为该第一节点所处地层的上一层(即第m-1层)的纵坐标。
通过将所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数的值输入所述初始温度表达式，得到该第一节点的初始温度。
作为一种实施方式，所述初始温度表达式为：其中，ha是空气与地表的对流换热系数；通过将所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、预先确定的空气与地表的对流热换系数、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数的值输入所述初始温度表达式，得到该第一节点的初始温度。
S14：将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
其中，所述岩土层内部节点的差分方程为：
其中，ak为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；Δr为所述节点划分规则中的相邻两个节点之间的水平间隔，单位为m，Δz为所述节点划分规则中的相邻两个节点之间的竖直间隔，单位为m，Δτ为所述时间步长，单位s，表征索引为(i,j)的节点在(n+1/2)时刻的温度，n的取值为0、1、2、3等，/>表征索引为(i,j)的节点的初始温度。
作为一种实施方式，在所述将预先确定的时间步长、所述纵向深度步长、所述竖直划分步长、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程之前，所述方法还包括步骤：C1和C2。
C1：获取所述第k层岩土层的导热方程，其中，所述导热方程为其中，ak为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；t为岩土层的温度，单位为℃；r为岩土层的横向长度，z为岩土层的纵向深度，单位为m；/>为岩土层的温度t关于时间τ的导数。
C2：利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程。
作为一种实施方式，所述方法还包括步骤：D1、D2和D3。
D1：若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则，确定出位于管内的流体的各个第二节点；其中，所述换热器位于岩土层的钻孔内；所述内管位于所述外管内；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层。
请参照图2，深井同轴套管式地埋管换热器位于岩土层的钻孔内；所述换热器包括内管和外管，所述内管位于所述外管内，且所述内管与所述外管同轴套设；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层，若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则中的相邻两个节点之间的水平间隔和竖直间隔，从上至下依次确定出位于管内的流体的各个第二节点在预先建立的以地表为原点的坐标系中的坐标。
D2：针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度。
其中，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度的具体实施方式和B2相同，因此，在此不再赘述。
作为一种实施方式，也可以根据该第二节点的纵坐标，从预先确定出初始温度的第一节点中确定出与该第二节点的纵坐标相同的目标节点，并确定所述目标节点的初始温度为该第二节点的初始温度。
作为一种实施方式，在D3之前，所述方法还包括步骤：F1、F2、F3和F4。
F1：获取所述外管内的流体的第一能量方程，其中，所述第一能量方程为其中，C1为所述第一热容量、所述第二热容量和所述第三热容量之和；C为流体的热容流量；R1为所述第一热阻和所述第二热阻之和；R2为所述第三热阻、所述第一对流热阻和所述第二对流热阻之和；tf1为所述外管内流体的温度；tf2为所述内管内流体的温度；tb为填充层的外壁温度；其中，所述填充层位于所述外管的外壁和所述回填材料层之间。
所述第一热容量的表达式为其中，d1i为内管的内径，/>为外管的外径，ρ为外管中的流体的密度，c为外管中的流体的比热容，通过将内管的内径、外管的外径、外管中流体的密度和比热容分别输入所述第一容量的表达式中，得到所述第一容量的值。
所述第二热容量的表达式为其中，d10为内管的外径，d1i为内管的内径，ρ2为外管外壁的密度，c2为外管管壁的比热容，通过将内管的内径、内管的外径、外管外壁的密度和外管管壁的比热容分别输入所述第二容量的表达式中，得到所述第二容量的值。
所述第三热容量的表达式为其中，db为填充层中靠近回填材料的一侧与内管的中心之间的水平距离，ρg为填充层的密度，cg为填充层的比热容，通过将所述水平距离、填充层的密度、填充层的比热容分别输入所述第二容量的表达式中，得到所述第三容量的值。
流体的热容流量C的表达式为：C＝Mc，其中，c为流体的比热容，M单位时间内流入外管内的流体的流量，通过将流体的比热容和单位时间内流体流入外管内的流量的值输入所述流体的热容流量的表达式，得到流体的热容量的值。
其中，所述第一热阻的表达式为：其中，h1代表外管的对流换热系数，kp1为外管的导热系数，内管内径和内管外径的值输入所述第一热阻的表达式，得到所述第一热阻的值。
所述第二热阻的表达式为：其中，kg为回填材料的导热系数，将所述回填材料的导热系数、填充层中靠近回填材料的一侧与内管的中心之间的水平距离和内管的外径的值，输入所述第二热阻的表达式，得到所述第二热阻的值。/>
所述第三热阻的表达式为：其中，h2为内管的对流热换系数，d2i为外管的内径，通过将所述内管的对流热换系数和所述外管的内径的值输入所述第三热阻的表达式，得到所述第三热阻的值。
所述第一对流热阻的表达式为：其中，kp2为内管的导热系数，通过将内管的导热系数、外管的内径和外管的外径的值输入所述第一对流热阻的表达式，得到所述第一对流热阻的值。
所述第二对流热阻的表达式为：通过将所述外管的外径和所述外管的对流热换系数的值，输入所述第二对流热阻的表达式，得到所述第二对流热阻的值。
F2：对所述第一能量方程进行离散，得到所述外管内的流体的节点第一差分方程。
其中，所述第一差分方程为：
其中，表示所述外管内索引为j处的节点在第n时刻的温度，其中，n的取值为0、1/2、1等。/>表示所述内管内索引为j处的节点在第n+1/2时刻的温度，/>表示所述填充层内索引为j处的节点在第n+1/2时刻的温度，Δτ为时间步长，Δz为所述节点划分规则中的相邻两个节点之间的竖直间隔。
F3：获取所述内管内的流体的第二能量方程；其中，所述第二能量方程为C2为所述第四热容量和所述第五热容量之和。
其中，C2为单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量之和。
其中，所述第四热容量的表达式为：其中，d2i为外管内径，通过将外管内径、外管中流体的密度和比热容分别输入所述第四热容量的表达式，得到所述第四热容量的值。
所述第五热容量的表达式为：其中，ρ1为内管内壁的密度，c1为内管内壁的比热容，通过将外管的外径、外管的内径、内管内壁的比热容和密度分别输入所述第五热容量的表达式中，得到所述第五热容量的值。
F4：对所述第二能量方程进行离散，得到所述内管内的流体的节点第二差分方程；其中，所述管内的流体的节点差分方程包括：所述第一差分方程和所述第二差分方程。
其中，所述第二差分方程为：
D3：将所述时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值、各个第二节点的初始温度和预先确定的所述管内的流体的节点差分方程，确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
作为一种实施方式，通过将预先确定的流入外管内的流体的比热容c、流量M、输入外管内的流体的进口温度t1、从内管流出的流体的出口温度t2的值，输入预先确定的换热量表达式Q＝cM(t2-t1)，得到深井同轴套管式地埋管换热器的换热量Q。
请参照图3，图3是本申请实施例提供的一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定装置300的结构框图。下面将对图3所示的结构框图进行阐述，所示装置包括：
第一节点确定单元310，用于根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点。
热扩散率获取单元320，用于获取所述第k层岩土层的热扩散率。
第一节点的初始温度确定单元330，用于针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
温度确定单元340，用于将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
作为一种实施方式，所述第一节点初始温度确定单元330，具体用于针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；以及在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标；基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
作为一种实施方式，所述第一节点的初始温度确定单元330，还用于在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标；以及基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
作为一种实施方式，所述装置还包括：第一确定单元，用于获取所述第k层岩土层的导热方程，其中，所述导热方程为其中，ak为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；t为岩土层的温度，单位为℃；r为岩土层的横向长度，z为岩土层的纵向深度，单位为m；/>为岩土层的温度t关于时间τ的导数；以及利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程。
作为一种实施方式，所述装置还包括：第二节点的温度确定单元，用于若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则，确定出位于管内的流体的各个第二节点；其中，所述换热器位于岩土层的钻孔内；所述内管位于所述外管内；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层；以及针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度；将所述时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值、各个第二节点的初始温度和预先确定的所述管内的流体的节点差分方程，确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
作为一种实施方式，第二确定单元，用于获取所述外管内的流体的第一能量方程，其中，所述第一能量方程为其中，C1为所述第一热容量、所述第二热容量和所述第三热容量之和；C为流体的热容流量；R1为所述第一热阻和所述第二热阻之和；R2为所述第三热阻、所述第一对流热阻和所述第二对流热阻之和；tf1为所述外管内流体的温度；tf2为所述内管内流体的温度；tb为填充层的外壁温度；其中，所述填充层位于所述外管的外壁和所述回填材料层之间；以及对所述第一能量方程进行离散，得到所述外管内的流体的节点第一差分方程；获取所述内管内的流体的第二能量方程；其中，所述第二能量方程为/>C2为所述第四热容量和所述第五热容量之和；对所述第二能量方程进行离散，得到所述内管内的流体的节点第二差分方程；其中，所述管内的流体的节点差分方程包括：所述第一差分方程和所述第二差分方程。
本实施例对的各功能单元实现各自功能的过程，请参见上述图1-2所示实施例中描述的内容，此处不再赘述。
请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备400的结构示意图，电子设备400可以是个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。
电子设备400可以包括：存储器402、处理401和通信总线，通信总线用于实现这些组件的连接通信。
所述存储器402用于存储本申请实施例提供的基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法对应的计算程序指令等各种数据，其中，存储器402可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理器401用于读取并运行存储于存储器中的基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法对应的计算机程序指令，根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同；针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
其中，处理器401可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器401可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
此外，本申请实施例还提供了一种存储介质，在该存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行本申请任一项实施方式所提供的方法。
综上所述，本申请各实施例提出的基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；并将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述第k层岩土层热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度，充分考虑了岩土层分层对温度的影响，继而能准确地确定出地表以下的各个位置在不同时间点的温度。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

Claims (9)

1.一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；其中，所述多个第一节点通过沿着地球径向方向从左至右或者从右至左对预设范围内的位于地表下的岩土层进行划分，获得第一位置区域，并根据预先确定的岩土层纵向深度沿纵深方向从所述第一位置区域划分出第二位置区域，对所述第二位置区域进行等间距节点划分而获得；所述第一位置区域中各个岩土层的热扩散率不同；所述多个第一节点中相邻两个节点等间距；
获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同；
针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；
将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度；
其中，若流体从深井同轴套管式地埋管换热器中的外管注入，内管流出，则根据所述节点划分规则，确定出位于管内的流体的各个第二节点；其中，所述换热器位于岩土层的钻孔内；所述内管位于所述外管内；所述钻孔内壁和所述外管之间设置有回填材料层；针对所述管内的流体的各个第二节点，根据该第二节点的纵坐标，确定出该第二节点的初始温度；将所述时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、预先确定的所述外管的管壁的第一热阻、所述回填材料层的第二热阻、所述内管的管壁第三热阻、所述内管内侧的第一对流热阻、所述内管外侧的第二对流热阻、单位长度的所述外管中的流体的第一热容量、单位长度的所述外管管壁的第二热容量、单位长度的填充层的第三热容量、流体的热容流量、单位长度的内管中流体的第四热容量、单位长度的内管管壁的第五热容量的值、各个第二节点的初始温度和预先确定的所述管内的流体的节点差分方程，确定出各个第二节点在不同的时间点的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度，包括：
针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；
在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标；
基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述大地热流、所述地表温度、预先确定的所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标之后，所述方法还包括：
在确定存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出位于该第一节点之上的各个第二地层的纵坐标；
基于所述各个第二地层的纵坐标、该第一节点的纵坐标、所述各个第二地层和该第一节点所处地层的土壤的导热系数、所述大地热流、所述地表温度和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程之前，所述方法还包括：
获取所述第k层岩土层的导热方程，其中，所述导热方程为；其中，/>为所述第k层岩土层的热扩散率，单位为m2/s；/>为岩土层的温度，单位为℃；/>为岩土层的横向长度，/>为岩土层的纵向深度，单位为m；/>为岩土层的温度/>关于时间/>的导数；
利用交替方向差分法对所述导热方程进行离散，得到所述预先确定的岩土层内部节点的差分方程。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定出各个第二节点在不同的时间点的温度之前，所述方法还包括：
获取所述外管内的流体的第一能量方程，其中，所述第一能量方程为；其中，/>为所述第一热容量、所述第二热容量和所述第三热容量之和；/>为流体的热容流量；/>为所述第一热阻和所述第二热阻之和；/>为所述第三热阻、所述第一对流热阻和所述第二对流热阻之和；/>为所述外管内流体的温度；/>为所述内管内流体的温度；/>为填充层的外壁温度；其中，所述填充层位于所述外管的外壁和所述回填材料层之间；
对所述第一能量方程进行离散，得到所述外管内的流体的节点第一差分方程；
获取所述内管内的流体的第二能量方程；其中，所述第二能量方程为；/>为所述第四热容量和所述第五热容量之和；
对所述第二能量方程进行离散，得到所述内管内的流体的节点第二差分方程；其中，所述管内的流体的节点差分方程包括：所述第一差分方程和所述第二差分方程。
6.一种基于深孔同轴换热器取热模型的温度和换热量的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
第一节点确定单元，用于根据预先确定的岩土层划分规则、节点划分规则以及岩土层纵向深度，确定出位于第k层岩土层中的多个第一节点；其中，所述多个第一节点通过沿着地球径向方向从左至右或者从右至左对预设范围内的位于地表下的岩土层进行划分，获得第一位置区域，并根据预先确定的岩土层纵向深度沿纵深方向从所述第一位置区域划分出第二位置区域，对所述第二位置区域进行等间距节点划分而获得；所述第一位置区域中各个岩土层的热扩散率不同；所述多个第一节点中相邻两个节点等间距；
热扩散率获取单元，用于获取所述第k层岩土层的热扩散率；其中，不同层岩土层的热扩散率不同；
第一节点的初始温度确定单元，用于针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标、土壤的导热系数、预先确定的岩土层纵向深度步长、大地热流、地表温度和预先确定的节点初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度；
温度确定单元，用于将预先确定的时间步长、所述节点划分规则中的节点间隔、各个第一节点的初始温度和所述热扩散率，输入预先确定的岩土层内部节点的差分方程，得到各个第一节点在不同的时间点的温度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一节点初始温度确定单元，具体用于针对所述第k层岩土层中的各个第一节点，根据该第一节点的坐标和所述纵向深度步长，确定从地表开始按照所述纵向深度步长从上至下划分的各个地层的纵坐标中，是否存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标；以及在确定不存在与该第一节点的纵坐标相等的坐标时，确定出与所述第一节点相邻且纵坐标的绝对值大于所述第一节点的目标地层的纵坐标，以及位于所述目标地层之上的各个第一地层的纵坐标；基于所述各个第一地层的纵坐标、所述目标地层的纵坐标、所述各个第一地层和所述目标地层的土壤的导热系数、所述大地热流、所述地表温度和所述初始温度表达式，确定出该第一节点的初始温度。
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器读取并运行时，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行如权利要求1-5中任一项所述的方法。
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