利用地源热泵技术进行室内供暖/制冷是现今利用浅层地热资源的常用手段之一。地源热泵系统中地下换热器的设计一般以钻孔埋管换热器为主，部分辅以桩基/地连墙埋管换热器。埋管换热分析由于涉及到复杂的热-流耦合问题，难以直接通过解析方法求解，而利用有限元模拟软件进行实体单元的仿真模拟则会占用大量计算资源。为了解决这一问题，清华大学提出了利用ANSYS线性单元代替流体实体单元的对流换热数值模型。本文在此基础上，深入研究了岩土体的热流耦合模型，并将之应用于地源热泵埋管换热器的换热分析。本文推导了一维柯西边界传热模型的解析解，利用该解对ANSYS模型中的FLUID116线性单元进行了校核，验证了该单元在处理埋管内流体传热问题时的准确性。通过与COMSOL有限元分析软件进行同等条件下的仿真比较，证实了将埋管线性化处理的方法是可行的，且能够极大地提高计算效率。本文作者参与了南京江宁科技展览馆桩基埋管热-流-固耦合测试试验，利用该测试试验结果与ANSYS数值模型进行了比较，得出了ANSYS数值计算结果与试验测试结果有着良好拟合的结论。本文利用埋管换热器的数值模型，对影响埋管换热效率的因素进行了研究，定量分析了土体的热物性参数、埋管间距、埋管连接方式以及地下水渗流对埋管换热效率的影响。在地下水渗流影响方面，利用FLUID116单元模拟地下水，使ANSYS数值模型初步具备了处理土体中存在地下水渗流/流动情况下换热问题的能力。本文比较了该方法处理孔隙介质中的热-流耦合问题与其他有限元模型（如COMSOL）处理方法的异同，并以绝热边界条件为例进行了模型与解析解的比较，证明了该处理方法的可行性。研究发现，换热效率对地下水渗流/流动速度存在一个敏感区间（5E-5m/s~5E-3m/s），当地下水渗流速度处于该区间时，流速对换热效率的影响很大。