低导热系数热存储物质湍流换热的数值研究

发布时间：2023-06-08 21:34

　　太阳能、风能等可再生能源受季节影响波动较大,为保证电网平稳运行的同时提高可再生能源的利用率,合理进行热能存储有着十分重要的工程应用价值。近年来,固体填充床显热存储系统由于运行原理简单、成本低廉得到了广泛研究与应用。但同时由于储热介质导热系数低,影响了系统储热效率,因此深入研究低导热系数热存储物质的湍流传热机理及其内部的?传递和熵产特性,对于储热系统运行参数的确定及储热效率的提高具有重要的意义。由于储热介质与储热罐本体结构尺寸相差悬殊,本文针对储热单元内部的对流传热特性研究采用多孔介质模型。建立二维周期列阵排布模型,针对圆形、正方形、纵向椭圆形和横向椭圆形结构,在孔隙率?=0.64⁰.87范围内选取十组几何结构进行研究,同时选取RNG k-ε和SST k-ω两种湍流模型进行对照,雷诺数Re=100²0000。得到固体壁面平均努塞尔数、流场内部流速、湍动能、压降、温度场、传热效率的变化规律。结果表明,当Re<1000时,SST k-ω模型的结果更为可靠,当Re>1000时,两种湍流模型结果相似。在研究的十组几何结构中,?=0.64的正...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 热存储技术的研究现状
        1.2.2 多孔介质湍流流动的研究现状
        1.2.3 ?传递特性与熵产特性的研究现状
        1.2.4 国内外文献综述简析
    1.3 论文主要研究内容
第2章 REV尺度多孔介质流动传热的数值模拟
    2.1 引言
    2.2 数值计算模型
        2.2.1 物理模型构建
        2.2.2 特性参数计算
        2.2.3 网格划分
        2.2.4 数学模型
        2.2.5 边界条件
        2.2.6 计算设置
    2.3 网格无关性验证及模型独立性验证
        2.3.1 网格无关性验证
        2.3.2 模型可靠性验证
    2.4 结果与分析
        2.4.1 孔隙率及雷诺数对压力场分布的影响
        2.4.2 孔隙率及雷诺数对湍动能水平的影响
        2.4.3 孔隙率及雷诺数对流场流速分布的影响
        2.4.4 孔隙率及雷诺数对流场涡旋的影响
        2.4.5 孔隙率及雷诺数对温度场的影响
    2.5 本章小结
第3章 三维错列球体阵列流固耦合的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 数值计算模型
        3.2.1 物理模型构建
        3.2.2 网格划分
        3.2.3 数学模型
        3.2.4 边界条件与计算设置
    3.3 网格无关性验证及模型可靠性验证
        3.3.1 网格无关性验证
        3.3.2 模型可靠性验证
    3.4 结果与分析
        3.4.1 工况参数的确定
        3.4.2 表面平均努塞尔数分布规律
        3.4.3 流场压力分布规律
        3.4.4 阻力系数分布规律
    3.5 本章小结
第4章 储热单元的?传递特性及熵产分析
    4.1 引言
    4.2 数学模型
        4.2.1 ?计算模型
        4.2.2 熵计算模型
    4.3 结果与分析
        4.3.1 二维多孔介质模型的熵产特性分析
        4.3.2 三维储热单元模型的?传递特性分析
        4.3.3 三维储热单元模型的熵产特性分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3832537