基于广义Mie理论的辐射制冷数值模拟研究

发布时间：2021-04-21 02:09

　　随着社会的高度发展,人们对制冷需求日益增加。降温制冷设备每年所消耗的能量占总能耗的27%左右,造成了温室效应、空气污染等环境污染问题,因此获得一种高效环保的节能方式刻不容缓。辐射制冷是一种零耗能、可再生的被动制冷方式,而加入微纳米粒子的辐射冷却器具有制作简单、成本低廉、可以昼夜使用等优点,具有工业化应用的巨大潜力。目前研究中聚合物通常被视为非吸收性介质,但是在实际情况下具有吸收性能。本课题采用广义Mie理论求解吸收性介质中粒子系光谱特性,然后采用蒙特卡洛方法求解纳米粒子在薄膜的辐射传输过程,计算微/纳米粒子-吸收性介质薄膜的辐射特性。在此基础上,本课题探究了当处于不同粒径分布纳米粒子系时的辐射特性,包括单粒径分布、混合粒径分布和非均匀粒径分布,并且分析了薄膜结构的冷却功率。（1）对于单粒径聚合物薄膜结构,采用CaCO₃、ZnO微纳米粒子分别加入实验测得的3种吸收性介质（PMMA、PDMS和TPX）,模拟了薄膜结构在0.2²0μm波段的光谱特性,探究了粒子粒径d、粒子体积分数f_v、薄膜厚度h的影响。最终得到了优化结构:PM... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 辐射制冷技术的提出
        1.1.2 关键是获得合适的辐射冷却器
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 气体材料辐射冷却器
        1.2.2 薄膜辐射冷却器
        1.2.3 光子辐射冷却器
        1.2.4 加入微纳米粒子的辐射冷却器
        1.2.5 国内外文献分析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 辐射制冷的计算基础
    2.1 辐射制冷的理论模型
        2.1.1 大气辐射
        2.1.2 太阳辐射
        2.1.3 理论冷却性能
    2.2 辐射制冷的计算理论
        2.2.1 广义Mie理论
        2.2.2 蒙特卡洛方法
    2.3 本章小结
第3章 单粒径聚合物薄膜的辐射制冷研究
    3.1 程序的计算方法
    3.2 程序的正确性验证
    3.3 材料的选择及影响分析
    3.4 参数优化
        3.4.1 粒径d的影响
        3.4.2 体积分数fv的影响
        3.4.3 薄膜厚度h的影响
    3.5 单粒径结构的计算
        3.5.1 PMMA薄膜的辐射特性
        3.5.2 PDMS薄膜的辐射特性
        3.5.3 TPX薄膜的辐射特性
    3.6 本章小结
第4章 多粒径聚合物薄膜的辐射制冷研究
    4.1 程序的计算方法
    4.2 程序的正确性验证
    4.3 混合粒径结构的计算
        4.3.1 PMMA薄膜的辐射特性
        4.3.2 PDMS薄膜的辐射特性
    4.4 非均匀粒径结构的计算
        4.4.1 PMMA薄膜的辐射特性
        4.4.2 PDMS薄膜的辐射特性
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3150845