太阳池热性能和提热的数值模拟

发布时间：2023-12-26 20:04

　　本文主要以盐梯度太阳池为研究对象,对太阳池的热性能以及提热过程进行了数值模拟。 太阳池中盐梯度层的存在是太阳池能够持续、稳定地吸收和储存太阳辐射能的根本保证,太阳池的热性能主要取决于该层的稳定性。本文考虑到Soret效应的影响,应用有限差分方法对太阳池内的盐扩散行为进行了分析,发现Soret效应对太阳池的盐梯度的维持有负面作用。根据大连地区的地理、气候条件,分别对斜壁太阳池内盐梯度层的温度分布和浓度分布进行了模拟分析,得到了热盐分布的年变化规律：温度梯度达到最大(最小)时,盐梯度层各深度处的盐浓度值是全年最小(最大),表明盐在池水中的扩散主要受到温度的影响。 关于太阳池技术的实验和理论研究的最终目的,就是为了将太阳池收集到的太阳能提取出来应用到实际生活、生产中去。本文通过对热和质的通量输运微分方程的分析,建立了二维太阳池提热模型,综合考虑了湍流扩散效应和分子扩散效应的影响,以及浓度场、温度场和速度场的耦合作用,运用低雷诺数下的κ-ε模型,模拟了大连地区夏季和冬季提热过程的热盐分布变化,研究表明：在维持上、下对流层浓度恒定的条件下进行提热,有利于太阳池的稳定运行。

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 太阳池技术简介
    1.2 国外太阳池的研究进展
    1.3 国内太阳池的研究进展
    1.4 太阳池研究的发展趋势
    1.5 本课题的研究内容和特色
        1.5.1 本课题的研究内容
        1.5.2 本课题的特色
2 太阳池的数学模型及相关物理参数
    2.1 太阳辐射能及辐射透射模型
        2.1.1 太阳辐射能
        2.1.2 辐射透射模型
    2.2 太阳池的热平衡方程
    2.3 太阳池的盐度扩散方程
    2.4 相关物性参数
        2.4.1 气象条件
        2.4.2 土壤温度
        2.4.3 池水的物性参数
    2.5 太阳池的稳定性分析
    2.6 本章小结
3 太阳池热盐分布的数值模拟
    3.1 数值求解方法简介
    3.2 模型简化说明
    3.3 太阳池盐度分布的研究
        3.3.1 非对流层内盐浓度分布函数的推导
        3.3.2 计算结果与分析
    3.4 太阳池温度分布的研究
    3.5 本章小结
4 太阳池提热的研究
    4.1 太阳池提热方式的介绍
    4.2 κ-ε模型简介
    4.3 太阳池提热的数值模型
        4.3.1 模型的计算区域
        4.3.2 控制方程的建立
        4.3.3 模型的网格
    4.4 模型的简化说明
    4.5 物性及边界条件的确立
    4.6 计算结果与分析
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3875470