地热井下换热器系统近年来在地热能的资源利用方面逐渐得到普及。它只取热不取水,兼具地埋管地源热泵系统和抽灌式地下水地源热泵系统两种利用方式的优点。而放入地热井中的对流增速管能够起到提高井下换热器的出口温度、热输出功率,改善换热器换热性能的作用。对流增速管是一种两端开口的管道,和井下换热器一起置于井中。有国外学者在文献中提出对流增速管强化换热的相关内容,但是缺少有效的实验数据。到目前为止国内也尚未发现有研究对流增速管的相关文献,而对流增速管强化换热的数值模拟也比较困难。本文通过几组实验对比方案研究了对流增速管强化换热,提高热输出功率的作用。同时还对部分填充多孔介质的右侧开口的方腔模型进行了数值模拟研究。实验方面,本文仿照实际地热井下换热器系统建立了一套地热井下换热器系统的模拟实验台,从中总结出对流增速管的作用,并分析了实验误差。通过实验台中加装对流增速管前后的实验得出的数据对比,验证了对流增速管能够提高取热功率,改善换热器换热性能的作用。同时利用三种不同长度的对流增速管的对比试验得出,合适长度的增速管对改善换热的作用很大。此外,通过实验发现,换热器入口与热水储层中水的温差越大,换热器进出口温差越大、热输出功率越高,管外换热系数也越大。但是换热器循环流量越大,热输出功率不一定更高,换热性能不一定更好。寻求更大的换热温差则要寻找优越的地质条件,而改变循环流量也以改变水泵耗功为代价,因此在实际工程中需要对经济性和可行性等综合考量。理论方面,本文忽略了地热井下换热器系统的换热器部分,建立了部分填充多孔介质的右侧开口的方腔模型。利用已有文献中对两个区域界面边界条件和腔体开口边界条件的处理方法,采用格子Boltzmann方法进行数值计算求解,并用全部充满多孔介质的开口方腔模型验证了程序的可靠性和精度。通过数值模拟的数据得出且分析了Ra、Da、φ和两个区域宽度比n与流场、温度场和方腔左侧Nu的关系,并给出了方腔左侧壁面Nu的关联式。从理论上研究了热储内部的一些换热特点。最后,根据目前实验和理论方面存在的不足之处,提出了改进建议,并展望了课题后续研究的计划。