高热通量下热电器件热结构耦合数值模拟

太阳能热电发电系统的热端热通量过高会导致热应力过高,从而引起翘曲,危及系统的使用寿命。基于此,建立了高热通量下热电发电模块的热结构耦合数学模型,分析聚热层厚度、电偶臂间距、铜片厚度等对热电模块最大热应力的影响。数值模拟结果表明:减小聚热层厚度、减小电偶臂间距以及减小铜片厚度都能有效减小热应力。     

太阳能烟囱结合自然通风建筑开口的数值研究

自然通风是实施绿色建筑中常用的一项技术措施。随着节能减排的大力倡导,自然通风技术引起了人们的普遍关注。目前,人们已通过不同的措施与手段来最大程度地利用自然通风以满足舒适度要求,其中太阳能烟囱作为一种利用热压来强化自然通风的有效技术也被广泛采用。太阳能烟囱的通风效果除与烟囱尺寸及当地太阳辐射强度密切相关外,也与其自然通风建筑特性有关。采用FLUENT软件对太阳能烟囱结合不同建筑开口形式及不同开口尺寸的自然通风模型进行了三维稳态数值模拟。研究了在不同方案下,不同开口形式对通风量的影响,分析了通风量随进风口尺寸的变化情况。模拟结果表明,在相同热流密度情况下,单开口建筑下的太阳能烟囱诱导的通风量大于双开口建筑,且当进出风口面积比A1/A2=2.5~4时,竖直集热板屋顶式太阳能烟囱能诱导更多的空气。     

太阳能热气流发电系统的性能分析

基于太阳能热气流发电系统的原理,分析了系统的发电功率和能量转换效率.数学模型的建立考虑了太阳辐射和系统尺寸参数对系统最大输出功率和最大能量转换效率的影响.以西班牙试验电站系统为例进行了数值模拟,数值计算结果与理论分析具有良好的一致性.系统最大输出功率不仅是烟囱高度的函数,同时也与系统其他尺寸和环境参数有关;在太阳辐射强度为1000W/m2条件下,当烟囱高度为300m时,系统的最大能量转换效率达到1%,当烟囱高度为1000m时,系统的最大能量转换效率可超过3%.     

太阳能热气流透平发电系统数值模拟

太阳能热气流发电技术是目前国际太阳能研究领域的一个热点之一，但对负载条件下太阳能热气流发电系统的研究并不多。该文将整个太阳能热气流发电系统分成集热棚、烟囱和透平3个区域，分别建立各个区域的传热与流动数学模型。以西班牙试验电站模型为实例进行了数值模拟。计算结果表明，系统的最大输出功率略大于50 kW，与西班牙电站模型的额定功率相近，烟囱出口参数随透平转速的变化与自然对流原理相符，证明该文方法的正确性。此外，对MW级太阳能热气流发电系统进行了透平设计与计算，计算结果表明，系统输出功率超过10 MW。该文数值方法和设计方案为大规模太阳能热气流发电系统的设计和应用提供参考。     

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟.建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响.计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失.     

新型微小型平板CPL蒸发器流动与传热分析

提出一种新型微小型平板毛细抽吸两相流体回路(Capillary pumped loop,CPL)的蒸发器结构,使其能够适应高热流密度散热的要求。分析蒸发器由于微型化后侧壁导热对系统传热能力的影响。建立新型蒸发器毛细多孔芯内的传热传质数学模型和液体补偿腔的流动与传热模型以及蒸汽槽道和金属外壁区域的导热模型,并用SIMPLE算法对蒸发器进行整场耦合求解。数值结果表明,工质蒸发发生在多孔芯上表面以及侧壁附近,采用热导率较大的铝外壁时,蒸发器加热表面的温度水平较低且温度均匀性较好,但侧壁导热的影响导致CPL的传热能力不高。外壁采用热导率较小的不锈钢可以明显提高CPL的传热极限能力,但同时却较大地增加了加热表面的温度水平以及不均匀性。采用组合结构的蒸发器一方面可以提高系统的传热能力,同时降低了加热表面的温度水平和温度梯度。     

管中心填充两层多孔介质强化传热研究

采用圆管中心层流充分发展段中心流等截面分层填充金属多孔介质以实现强化传热,建立了流动与传热数学模型,并着重分析了三种新型强化传热管的速度、温度分布及传热综合性能.结果表明,与光管相比,填充金属多孔介质后,管中心流体温度更均匀,壁面附近流体的温度梯度更大,圆管中心流体速度分布趋于平坦,壁面附近流体速度梯度增大,壁面与流体间的换热显著增强;对三种强化传热管,在两区域内填充孔隙率相同的多孔介质,可望得到较高的综合性能指标值.     

太阳能热气流发电系统的热力性能分析

对太阳能热气流发电系统的热力学性能进行了分析,建立了系统的热力学循环,进一步分析了系统的实际循环效率和理想循环效率,对不同规模的太阳能热气流发电系统的热力学特性进行了计算比较。结果表明:大规模太阳能热气流发电系统相应的标准布雷顿循环效率、理想循环效率以及实际循环效率分别为35%,10%～25%和0.9%～2.0%。分析结果为太阳能热气流发电技术的设计与商业应用提供了理论参考。     

太阳能热气流发电技术的研究进展

太阳能热气流发电技术是太阳能利用发展进程中具有前瞻性的技术,对世界化石能源替代、环境改善和生态重建等领域具有重要意义.介绍了太阳能热气流发电技术的基本原理、优点以及国内外该技术的研发和应用情况,提出了下一步的研究工作和应用建议.     

叶片旋流管内核心流强化传热分析与结构优化

管内湍流强化传热方法一般是增加壁面换热面积,但这会显著提高管内流动阻力。本文根据管内核心流强化传热的原理,提出了一种高效低阻的叶片旋流管,分析其传热强化的机理,建立相应的物理和数学模型。数值分析的结果表明,在圆管内置若干组旋流叶片后,可显著强化管内湍流换热,且流动阻力的增幅低于换热强化的增幅;当常温水流过管长为960 mm,管径为20 mm的圆管,且在管内核心流区域设置4组4叶片旋流单元时,其性能评价系数SPEC在Re数为3 000~15 000的范围内均超过1.5,最高可达1.9左右。