近年来对能源和环境质量要求越来越高,干热岩由于有巨大的资源储量和清洁性,越来越受到重视。干热岩型地热能提取通常在裂隙中与地热岩体发生热交换来提取,因此研究裂隙的渗流换热机理对干热岩工程具有重要意义。本文采用3D打印技术制备各种粗糙裂隙,利用实验、数值模拟和量化评价的方法对单裂隙粗糙岩体的渗流传热影响因素和传热机理进行探讨。对不同粗糙类型岩样分别进行了渗流实验和渗流换热实验,分析各粗糙裂隙面的渗流换热特征;采用基于平板层流换热理论数值软件模拟进行理论对比;采用全局灵敏度法定量分析,主要结论如下:首先,采用3D打印方法依据巴顿标准粗糙曲线制备了22块渗流方向和垂直渗流方向粗糙裂隙面岩样,在此基础上开展了渗流实验,实验结果显示,随着粗糙度的增加,裂隙流量和等效水力开度均降低;在降低流体流量方面,垂直渗流方向粗糙度作用最小,二维粗糙裂隙作用最大,二维裂隙面中粗糙度高的裂隙面比粗糙度低的裂隙面作用大,渗流方向粗糙度比垂直渗流方向粗糙度作用大。其次,依据巴顿标准粗糙曲线制备的22块渗流方向和垂直渗流方向粗糙裂隙面岩样,开展了渗流换热实验,实验结果显示,各种粗糙裂隙面岩样的对流换热系数随着流量的升高提高越大,随着裂隙面温度的升高对流换热系数逐渐增大;垂直渗流方向粗糙度对提高对流换热系数的作用最小,二维粗糙裂隙对提高对流换热系数的影响作用相对较大;渗流方向粗糙裂隙和垂直渗流方向粗糙裂隙渗流传热机理较为相似,主要是受换热面积和局部紊流影响,二维粗糙裂隙渗流换热机理增加了渗流优势路径的影响;对22种粗糙裂隙面拟合了Nu与Re和Pr的曲线,给出了相应的特征数方程。再次,通过单裂隙岩体渗流传热数值模拟进行了理论对比,平直裂隙、渗流方向不同粗糙度裂隙和垂直渗流方向不同粗糙度裂隙岩样的数值模拟和实验结果误差较小,采用层流换热理论可以近似计算;二维粗糙裂隙岩样的对比误差较大,不适合采用层流换热理论近似计算。最后,采用全局灵敏度评价方法评价渗流换热实验中各实验变量的影响作用。在各类粗糙裂隙面渗流换热实验中,岩石温度对出水口温度的提高起主要作用;粗糙度在渗流方向粗糙裂隙面中作用比垂直渗流方向粗糙裂隙面作用大;在二维粗糙裂隙面实验中,1号裂隙面粗糙度大于2号裂隙面,但是1号裂隙面流量对换热的作用低于2号裂隙面;平直裂隙和一维粗糙裂隙数值模拟评价与渗流换热实验评价接近;二维裂隙面数值模拟评价与渗流换热实验评价差距较大。