無(wú)線傳感器的供電問(wèn)題制約著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林業(yè)上的運(yùn)用,一種解決思路是利用森林淺層土壤與空氣之間的溫度差,根據(jù)塞貝克效應(yīng)進(jìn)行溫差發(fā)電,供給無(wú)線傳感器使用。本文以土壤—翅片界面熱傳遞規(guī)律及其對(duì)森林土壤溫差發(fā)電系統(tǒng)輸出的影響為研究對(duì)象,建立了土壤—翅片界面仿真模型,設(shè)計(jì)和搭建了森林土壤溫差發(fā)電室內(nèi)模擬裝置,并在室內(nèi)模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,進(jìn)行了室外實(shí)地試驗(yàn)。為了更有效地從淺層土壤中收集微熱量,分別通過(guò)仿真分析、理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證等方法探索土壤—翅片管界面?zhèn)鳠岬臅r(shí)空規(guī)律。針對(duì)36種不同的工作條件進(jìn)行了仿真分析,得到了翅片管上的溫度和熱通量的經(jīng)驗(yàn)公式,根據(jù)土壤溫度、土壤含水率和空氣溫度即可以通過(guò)公式獲得溫度和熱通量。仿真分析還表明,熱通量最高可達(dá)約0.30 mW/mm2,通過(guò)翅片管可獲取能量約1 507.96 mW。理論計(jì)算表明,與單純銅管相比,銅質(zhì)翅片管可提高熱傳遞效率76.77%,顯著提高了熱傳遞效率。仿真與計(jì)算結(jié)果還表明,當(dāng)土壤含水率高于30%時(shí),熱傳遞效率顯著增高,因此,發(fā)電裝置的翅片管應(yīng)布設(shè)在土壤含水率高于30%的位置,以便從土壤中獲得更多熱量。搭建了土壤溫差發(fā)電室內(nèi)模擬裝置,該裝置通過(guò)布設(shè)...

【文章頁(yè)數(shù)】：56 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究綜述
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容及待解決的關(guān)鍵問(wèn)題
    1.4 本文技術(shù)路線
    1.5 本章小結(jié)
2 土壤—翅片界面熱傳遞規(guī)律研究
    2.1 二維幾何模型構(gòu)建
    2.2 二維傳熱規(guī)律仿真試驗(yàn)
        2.2.1 獨(dú)立性分析
        2.2.2 試驗(yàn)材料熱物理性能參數(shù)確定
        2.2.3 試驗(yàn)邊界條件的確定
    2.3 土壤—翅片界面?zhèn)鳠釘?shù)學(xué)模型
        2.3.1 仿真試驗(yàn)結(jié)果及分析
        2.3.2 土壤—翅片界面熱傳遞規(guī)律數(shù)學(xué)模型建立
        2.3.3 土壤—翅片界面熱傳遞規(guī)律數(shù)學(xué)模型可信度分析
    2.4 本章小結(jié)
3 森林土壤溫差發(fā)電系統(tǒng)室內(nèi)模擬試驗(yàn)
    3.1 試驗(yàn)材料與原理
    3.2 室內(nèi)模擬裝置設(shè)計(jì)與搭建
    3.3 溫差發(fā)電系統(tǒng)電響應(yīng)特性試驗(yàn)
        3.3.1 試驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.3.2 電響應(yīng)特性數(shù)學(xué)模型
    3.4 本章小結(jié)
4 森林土壤溫差發(fā)電系統(tǒng)實(shí)地試驗(yàn)
    4.1 試驗(yàn)地點(diǎn)
    4.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.3 試驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 實(shí)地試驗(yàn)結(jié)果及分析
        4.3.2 能量轉(zhuǎn)化效率分析
        4.3.3 土壤—翅片界面?zhèn)鳠釘?shù)學(xué)模型驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 完成的主要工作及結(jié)論
    5.2 本研究的不足和展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)介
導(dǎo)師簡(jiǎn)介
獲得成果目錄
致謝



本文編號(hào)：3815634