【摘要】：在能源日益匱乏的大環(huán)境下,對(duì)新能源的利用自然而然的受到了廣大學(xué)者們的關(guān)注。鹽梯度太陽(yáng)池作為一種新型的太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換和利用系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,環(huán)境友好無(wú)污染等一系列優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的發(fā)展前景,所以對(duì)鹽梯度太陽(yáng)池的研究是國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能新型利用方面熱點(diǎn)研究課題之一。鹽梯度太陽(yáng)池是一個(gè)典型的熱鹽雙擴(kuò)散系統(tǒng),其非對(duì)流層同時(shí)存在著溫度梯度與鹽度梯度,太陽(yáng)池得以穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素在于太陽(yáng)池非對(duì)流層內(nèi)同時(shí)存在的溫度梯度與鹽度梯度所引起的熱鹽擴(kuò)散過(guò)程。本論文以穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的鹽梯度太陽(yáng)池的非對(duì)流層為研究對(duì)象,采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)非對(duì)流層內(nèi)的熱鹽遷移過(guò)程進(jìn)行了分析與探討。在數(shù)值模擬方面,建立了鹽梯度太陽(yáng)池非對(duì)流層的物理數(shù)學(xué)模型,定義其邊界條件及初始條件,并驗(yàn)證了網(wǎng)格的獨(dú)立性。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果顯示:太陽(yáng)池在穩(wěn)定狀態(tài)下,非對(duì)流層內(nèi)的溫度與鹽度均近似呈線(xiàn)性分布,且隨著時(shí)間的變化不大;從速度矢量圖中可以看出,在非對(duì)流層內(nèi)存在微小尺度的環(huán)型擴(kuò)散現(xiàn)象,即擴(kuò)散成層;另外分析了非對(duì)流層內(nèi)的質(zhì)量流率,為太陽(yáng)池梯度層的維護(hù)提供了借鑒。在實(shí)驗(yàn)研究方面,通過(guò)在室內(nèi)搭建小型的試驗(yàn)臺(tái),對(duì)鹽梯度太陽(yáng)池的非對(duì)流層內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn)部分主要包括兩層實(shí)驗(yàn)研究和多層(即太陽(yáng)池非對(duì)流)實(shí)驗(yàn)研究?jī)刹糠�。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析可得:當(dāng)鹽度差不變的情況下,溫差的增大會(huì)加快流體內(nèi)鹽分的擴(kuò)散速度,溫差過(guò)大,則非對(duì)流層鹽度梯度的破壞速度亦會(huì)加快;在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中同樣發(fā)現(xiàn),當(dāng)鹽度梯度一定時(shí),存在一個(gè)最大溫度梯度,使得太陽(yáng)池非對(duì)流層在不高于此溫度梯度的情況下能夠保持穩(wěn)定狀態(tài);此外,對(duì)比數(shù)值模擬結(jié)果,在穩(wěn)定狀態(tài),非對(duì)流層內(nèi)同一時(shí)刻的溫度與鹽度分布曲線(xiàn)圖趨勢(shì)相同,且吻合度較高。本論文通過(guò)數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析兩方面的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)太陽(yáng)池非對(duì)流層熱鹽遷移規(guī)律的研究,為鹽梯度太陽(yáng)池的穩(wěn)定運(yùn)行及后期維護(hù)提供了參考依據(jù)和理論支撐。
【圖文】：

圖 3-3 初始時(shí)刻溫度分布云圖圖 3-4 初始時(shí)刻密度分布云圖由于在本文的數(shù)值計(jì)算中，所模擬的為鹽梯度太陽(yáng)池處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下層內(nèi)的熱鹽遷移過(guò)程，，因此，通過(guò)數(shù)值模擬的計(jì)算，得到的非對(duì)流層的溫鹽度分布亦應(yīng)該為溫度值與密度值自上而下逐漸增大的梯度分布。鹽梯度六個(gè)不同時(shí)刻下非對(duì)流層內(nèi)的溫度與密度分布云圖，分別如圖 3-5 所示。

圖 3-4 初始時(shí)刻密度分布云圖由于在本文的數(shù)值計(jì)算中，所模擬的為鹽梯度太陽(yáng)池處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下層內(nèi)的熱鹽遷移過(guò)程，因此，通過(guò)數(shù)值模擬的計(jì)算，得到的非對(duì)流層的溫鹽度分布亦應(yīng)該為溫度值與密度值自上而下逐漸增大的梯度分布。鹽梯度六個(gè)不同時(shí)刻下非對(duì)流層內(nèi)的溫度與密度分布云圖，分別如圖 3-5 所示。a) 1h 溫度 b) 1h 密度
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TK519

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本文編號(hào)：2619544