太陽(yáng)能資源豐富,分布廣泛,清潔干凈,是人類社會(huì)未來(lái)發(fā)展的能源基石,必將成為化石能源的替代能源之一。平板型集熱器是太陽(yáng)能低溫?zé)崂玫幕静考?由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用、不需要跟蹤裝置并易與建筑結(jié)合等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域,但平板型集熱器的換熱性能有待進(jìn)一步提高。 大量研究表明肋片的存在,使流體的流向不斷改變,從而產(chǎn)生二次流及邊界層分離,增強(qiáng)了流體湍流強(qiáng)度,有利于強(qiáng)化換熱,提高集熱器的熱效率。由于V形肋片型太陽(yáng)能平板集熱器流道內(nèi)流動(dòng)復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)結(jié)果只是局限于整體換熱特性的分析,對(duì)集熱器內(nèi)部流場(chǎng)的分析受到限制。本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的方法對(duì)多重V形肋片型太陽(yáng)能平板集熱器內(nèi)的換熱與流動(dòng)特性進(jìn)行了研究,直觀地了解了集熱器內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)。 本文首先通過(guò)網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)及理論分析,確定了計(jì)算網(wǎng)格數(shù)和采用RNGk-ε湍流模型,增強(qiáng)壁面函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。然后在雷諾數(shù)5000-20000的范圍內(nèi),研究了相對(duì)肋寬比W/w、肋片傾角α、肋片節(jié)距P、肋高e對(duì)集熱器換熱特性的影響,并在不同幾何參數(shù)下對(duì)集熱器內(nèi)部的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、流場(chǎng)進(jìn)行了分析。 計(jì)算結(jié)果表明,在其它參數(shù)一定時(shí),隨著W/w的增大,Nu數(shù)先增加后減小,相對(duì)其它肋寬比而言,W/w=6時(shí),集熱器換熱性能因數(shù)η較大,具有較好的換熱效果。在對(duì)節(jié)距P和傾角α的研究發(fā)現(xiàn),在P較小時(shí),a=45°的集熱器η較大；在P較大時(shí),a=30°的集熱器η較大。在W/w=6,a=45°,P=15mm時(shí),肋高對(duì)換熱特性影響的研究發(fā)現(xiàn)Re數(shù)較小時(shí),肋高e較大的集熱器η較大；當(dāng)Re數(shù)較大時(shí),e較小的集熱器η較大。 對(duì)集熱器內(nèi)部流動(dòng)的分析發(fā)現(xiàn),流體掠過(guò)肋片后,產(chǎn)生脫離和再附著,形成旋渦,破壞了層流底層,極大的提高了空氣側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)。幾何參數(shù)W/w、α、P和e的不同對(duì)集熱器內(nèi)溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布產(chǎn)生顯著影響。隨著W/w的增大,由二次流產(chǎn)生的旋渦的個(gè)數(shù)逐漸增多；傾角α不同,集熱器內(nèi)死區(qū)的大小也有明顯差別,a=75°時(shí),死區(qū)面積最大；隨著P的增大,旋渦的總數(shù)減少,死區(qū)的總面積增大；隨著e的增加,旋渦逐漸增大,但距肋片背風(fēng)面的距離也有所增加,死區(qū)面積增大。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK513.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 太陽(yáng)能利用的特點(diǎn)
        1.1.2 太陽(yáng)能利用方式
    1.2 太陽(yáng)能平板集熱器
        1.2.1 太陽(yáng)能平板集熱器的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 太陽(yáng)能平板集熱器的特點(diǎn)
        1.2.3 太陽(yáng)能平板集熱器的工作原理
        1.2.4 提高平板集熱器性能的主要途徑
    1.3 太陽(yáng)能平板集熱器的研究
        1.3.1 研究現(xiàn)狀
        1.3.2 存在的問(wèn)題
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
2 多重V形肋片型太陽(yáng)能空氣集熱器的計(jì)算模型
    2.1 CFD概述
        2.1.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的工作步驟
        2.1.2 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)
        2.1.3 ANSYS FLUENT軟件
    2.2 物理問(wèn)題
    2.3 網(wǎng)格及計(jì)算模型的選擇
        2.3.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分
        2.3.2 湍流模型的簡(jiǎn)單介紹
        2.3.3 近壁面的處理方法
        2.3.4 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性檢驗(yàn)
        2.3.5 確定湍流計(jì)算模型
        2.3.6 在FLUENT中定義數(shù)學(xué)模型計(jì)算條件
        2.3.7 參數(shù)定義
    2.4 本章小結(jié)
3 V形肋片對(duì)集熱器換熱性能的影響
    3.1 相對(duì)肋寬比對(duì)集熱器換熱性能的影響
    3.2 傾角和節(jié)距對(duì)集熱器換熱性能的影響
        3.2.1 壁面平均努Nu數(shù)隨傾角和節(jié)距的變化
        3.2.2 摩擦阻力系數(shù)隨節(jié)距和傾角的變化
        3.2.3 換熱性能因數(shù)隨節(jié)距和傾角的變化
    3.3 肋高對(duì)集熱器換熱性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 V形肋片對(duì)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響
    4.1 V形肋片對(duì)流動(dòng)和局部換熱的影響
        4.1.1 Nu數(shù)沿?fù)Q熱壁面的變化
        4.1.2 集熱器內(nèi)部流動(dòng)分析
    4.2 相對(duì)肋寬比對(duì)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響
    4.3 傾角對(duì)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響
    4.4 節(jié)距對(duì)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響
    4.5 肋高對(duì)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的影響
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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6 趙春江,王恒龍;新型平板式集熱器的設(shè)計(jì)和性能[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2004年10期

7 夏佰林;趙東亮;代彥軍;李勇;;擾流板型太陽(yáng)能平板空氣集熱器集熱性能[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

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本文編號(hào)：2827797