开孔折流板型太阳能空气集热器流动传热特性研究

发布时间：2021-07-06 02:41

　　在太阳能热利用中,集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。但集热器集热效率较低,限制了太阳能空气集热器的推广应用。因此为进一步提高太阳能空气集热器的集热性能,国内外研究者们提出很多新颖的集热器优化思路,折流板型太阳能集热器就是其中典型的代表。折流板型集热器可有效提高集热器集热效率,同时在折流板背侧引起强烈的流动分离,导致了较大的流动损失和局部热损失,这成为影响该型集热器效率进一步提高的重要因素。本文以开孔型折流板太阳能空气集热器为研究对象,详细研究了开孔因素及入口流量因素对集热器集热效率的影响,具有重要的理论与实践意义。本文首先建立了开孔型折流板太阳能空气集热器数值模型,并对其进行了网格划分、网格无关性检查和数值模型正确性验证;运用正交数值模拟手段对开孔型折流板太阳能空气集热器进行开孔参数优化,通过直观分析及方差分析研究3个开孔参数大小、位置、数量及1个运行参数入口流量对集热器集热效率影响的显著性,通过分析这4因素对集热效率的影响规律,得到不同流量下的最优参数组合方案;将开孔型与原型折流板太阳能空气集热器进行对比研究,探讨了开孔对集热器流动和换热特性的影响,揭示了其强化换热的机理,... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 太阳能利用的特点
        1.1.2 太阳能利用方式
    1.2 太阳能集热器
    1.3 平板型太阳能空气集热器
        1.3.1 平板型太阳能空气集热器构造
        1.3.2 平板型太阳能空气集热器工作原理
        1.3.3 平板型太阳能空气集热器特点
    1.4 平板型太阳能空气集热器研究现状及问题
        1.4.1 平板型太阳能空气集热器研究现状
        1.4.2 平板型太阳能空气集热器研究的不足
    1.5 本文主要研究内容
第2章 开孔型折流板太阳能空气集热器数值模型建立
    2.1 计算流体力学概述
        2.1.1 计算流体力学的工作步骤
        2.1.2 计算流体力学特点
        2.1.3 ANSYS FLUENT软件
    2.2 物理模型
    2.3 网格及计算模型的选择
        2.3.1 建模与划分网格
        2.3.2 网格无关性检查
        2.3.3 湍流模型的简单介绍及选择
        2.3.4 流体流动控制方程及传热模型
        2.3.5 数值模拟参数设置
    2.4 数值模型的正确性验证
    2.5 本章小结
第3章 基于正交试验的对太阳能空气集热器数值模拟
    3.1 正交试验设计
        3.1.1 正交试验表的确定
    3.2 对开孔型折流板太阳能空气集热器效率的正交试验分析
        3.2.1 方差分析
        3.2.2 直观分析
        3.2.3 不同入口流量下的最优开孔参数选择
    3.3 开孔参数对集热器阻力损失的影响
    3.4 开孔参数对集热器出口温度的影响
    3.5 本章小结
第4章 开孔型折流板太阳能空气集热器流动和传热特性分析
    4.1 开孔型集热器流动特性
        4.1.1 开孔中心截面速度等值面变化情况
        4.1.2 开孔中心截面流场与温度分布特性(Z=0.02m)
        4.1.3 沿蛇形流动方向总压损失系数变化情况
    4.2 开孔模型集热器换热特性
        4.2.1 集热板温度分布及换热特性
        4.2.2 透明盖板温度分布及特性
        4.2.3 沿蛇形流向平均温度变化情况
    4.3 开孔大小对集热器内部流动特性及换热特性的影响
    4.4 本章小结
第5章 入口位置和折流板长度对集热器性能的影响
    5.1 入口位置对集热器性能的影响
    5.2 折流板长度对集热器性能的影响
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3267350