發(fā)布時間：2023-05-26 19:32

　　拋物型槽式太陽能集熱管在正常運行時外壁被不均勻的太陽熱流加熱,由此產(chǎn)生的熱應(yīng)變可能導(dǎo)致集熱管失效。擾流柱列是一種常用的強化換熱結(jié)構(gòu),但將其應(yīng)用在太陽能集熱管的研究較少。為減少集熱管的失效,本研究在太陽能集熱管下內(nèi)壁面引入擾流柱列以期達到強化換熱、均勻化溫度場的效果。本課題主要研究方法是數(shù)值模擬。首先介紹了模擬計算的前處理,包括研究對象選取、網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格無關(guān)性分析。接著驗證了數(shù)值模擬的計算設(shè)置,主要包括模擬集熱管管內(nèi)導(dǎo)熱油流動的標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和集熱管外壁面的復(fù)合熱邊界條件。在前處理工作和驗證工作的基礎(chǔ)之上,研究了雷諾數(shù)、柱單元截面形狀、柱單元高徑比、柱列排數(shù)對集熱管流動性能、換熱性能、強化換熱性能和周向截面溫差的影響。研究結(jié)果表明:(1)標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型和復(fù)合熱邊界條件可以分別模擬集熱管的流動和換熱;雷諾數(shù)、柱單元長短軸比、柱單元高徑比對集熱管的流動性能、換熱性能強化換熱性能和周向截面溫差的影響較大,柱列排數(shù)造成的影響較小。(2)在當(dāng)前研究范圍內(nèi),通過本文研究找到一種綜合性能最好的柱列結(jié)構(gòu):截面形狀為長短軸比為1.56的橢圓、柱單元高徑比為2、柱列排數(shù)為5排、周向上5個柱單元均勻...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
第1章 緒論
    1.1 研究背景和應(yīng)用前景
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 太陽能發(fā)電的應(yīng)用前景
    1.2 槽式太陽能集熱管的失效
    1.3 擾流柱列的應(yīng)用
        1.3.1 擾流柱列在渦輪葉片尾緣的應(yīng)用
        1.3.2 擾流柱列在太陽能集熱管內(nèi)的應(yīng)用
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 理論模型和計算設(shè)置
    2.1 流動模型和流動邊界條件
        2.1.1 流動基本概念和經(jīng)驗關(guān)系式
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 流動邊界條件
    2.2 換熱模型和熱邊界條件
        2.2.1 換熱基本概念和經(jīng)驗關(guān)系式
        2.2.2 集熱管換熱原理
        2.2.3 物性參數(shù)和熱邊界條件
    2.3 本章小結(jié)
第3章 網(wǎng)格劃分和無關(guān)性驗證
    3.1 物理模型的選擇
    3.2 網(wǎng)格劃分
    3.3 網(wǎng)格無關(guān)性分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 計算設(shè)置驗證和熱流分布加載
    4.1 流動模型驗證
        4.1.1 工況數(shù)據(jù)和計算條件設(shè)置
        4.1.2 模擬結(jié)果分析
    4.2 熱邊界條件驗證
        4.2.1 實驗數(shù)據(jù)
        4.2.2 計算條件設(shè)置
        4.2.3 模擬結(jié)果分析
    4.3 熱流分布加載
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)果與討論
    5.1 柱列幾何參數(shù)和工況數(shù)據(jù)
        5.1.1 柱列幾何參數(shù)的選取
        5.1.2 工況數(shù)據(jù)的確定
    5.2 雷諾數(shù)的影響
        5.2.1 雷諾數(shù)對速度場的影響
        5.2.2 雷諾數(shù)對湍動能的影響
        5.2.3 雷諾數(shù)對壓降的影響
        5.2.4 雷諾數(shù)對溫度場的影響
        5.2.5 雷諾數(shù)對換熱性能的影響
    5.3 柱單元截面形狀的影響
        5.3.1 柱單元截面形狀對速度場的影響
        5.3.2 柱單元截面形狀對湍動能的影響
        5.3.3 柱單元截面形狀對壓降的影響
        5.3.4 柱單元截面形狀對溫度場的影響
        5.3.5 柱單元截面形狀對換熱性能的影響
        5.3.6 柱單元截面形狀對強化換熱性能的影響
    5.4 柱單元高徑比的影響
        5.4.1 柱單元高徑比對速度場的影響
        5.4.2 柱單元高徑比對湍動能的影響
        5.4.3 柱單元高徑比對壓降的影響
        5.4.4 柱單元高徑比對溫度場的影響
        5.4.5 柱單元高徑比對換熱性能的影響
        5.4.6 柱單元高徑比對強化換熱性能的影響
    5.5 柱列排數(shù)的影響
        5.5.1 柱列排數(shù)對壓降的影響
        5.5.2 柱列排數(shù)對換熱性能的影響
        5.5.3 柱列排數(shù)對強化換熱性能的影響
    5.6 柱列結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        5.6.1 新柱列結(jié)構(gòu)對壓降的影響
        5.6.2 新柱列結(jié)構(gòu)對溫度場的影響
        5.6.3 新柱列結(jié)構(gòu)對換熱性能的影響
        5.6.4 新柱列結(jié)構(gòu)對強化換熱性能的影響
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
論文發(fā)表情況



本文編號：3823152