塔式太阳能腔式吸热器热性能的实验研究

在自行建立的太阳能腔式吸热器热性能实验台上,研究热流密度、入口工质水体积流量、风速等参数对腔式吸热器热性能的影响.结果表明：太阳能模拟器的热流密度整体上呈高斯分布,吸热管的轴向壁温差可以高达50 ℃;正对太阳能模拟器的#5号吸热管出口水温升最高,可达40 ℃.吸热器的热损失随热流量的增大、入口流量的减小及风速的增大而增大,且热流量因素的影响最大;腔式吸热器具有较高的热效率,正向平衡计算热效率大于85%,且正、反向能量平衡的计算热效率偏差在3%以内.     

多孔介质方腔自然对流的直接数值模拟

为了研究多孔介质方腔的自然对流传热,通过在方腔内布置固体颗粒的方式来模拟多孔介质结构,并采用虚拟区域方法求解多孔介质中的流场和温度场,分析了固体颗粒的数目、布置方式和形状对传热效率的影响.在高Rayleigh数下,多孔介质方腔自然对流的传热主要是通过壁面附近热对流产生的环流.通过直接数值模拟研究发现：当保持Rayleigh数和固体体积分数不变时,随着模拟多孔介质的颗粒数目的增加,壁面平均Nusselt数随之减小,即传热效率降低,进一步的流场分析表明规则排列时最外排颗粒到壁面距离对于传热效率有重要的影响;当固体颗粒数目和体积分数相同时,颗粒随机布置在高Rayleigh数时比颗粒规则布置有更高的传热效率,而颗粒形状对于传热效率的影响则不大.     

竖壁自然对流的数值模拟

为了研究竖壁自然对流换热的特点,将边界层的控制方程转化为相似方程。在此基础上,进一步采用引入中间变量的方法,将相似方程转化为五个常微分方程。运用MATLAB对相似解进行数值模拟,获得了层流边界层内速度和温度的分布特点,同时,得到了与其相关的其它物理量的变化规律。     

方腔内水平和竖直平板自然对流换热的数值计算

本文对方腔内水平和竖直放置的平板自然对流换热进行了数值计算，并对计算结果进行了比较。对本文所计算的几何位置，水平放置时的平均Ｎｕ小于竖直放置时的平均Ｎｕ，本文还对平板竖直放置于腔内某一位置时的数值结果进行了回归，得到了Ｎｕ与Ｒａ的关联式为Ｎｕ＝０．３０１２Ｒａ０．２７１０。     

有体积热源的矩形空腔内层流自然对流的数值模拟

对具有内热源方腔的稳态层流耦合自然对流换热进行了三维的数值模拟，采用的模拟代码基于连续介质计算力学的开源库OpenFoam，解决了自然对流换热与固体传热的耦合问题．Rα数的变化从10^5到10^9．对外壁面为常温、方腔内充满含体积热源流体的自然对流计算结果表明，温度场、速度场与非耦合的工况有很大差异．     

矩形方腔湍流自然对流数值模拟研究

利用Lam—Bremhorst低雷诺数湍流模型,对流项差分格式采用QUICK格式,结合非稳态计算方法,对矩形方腔自然对流问题进行了数值模拟研完。计算结果表明：随着时间的推进,流场逐渐稳定,最后趋于定常;将最终稳定的速度场与实验和大涡模拟结果进行比较,发现数值模拟能准确地预测出速度场、温度场以及湍动能场。     

塔式光热电站吸热器的壁面热流分布

为深入研究塔式光热电站吸热器壁面的热流密度分布,基于赤道聚光策略和基本光路原理,利用光学仿真分析软件SolTrace对西班牙Gemasolar塔式光热电站系统进行几何与光学建模.通过结果敛散性判断,确定采用5 000 000条射线进行模拟研究;模拟结果与文献研究结果符合良好,证明模型准确可靠.采用夏至日设计点标准状况下的太阳光入射辐射,通过射线追踪的方法,模拟获得外露管式吸热器壁面上的热流密度分布,发现不同吸热管壁面接收的太阳辐射热流密度变化规律与定日镜场环形分布方式有关;单根吸热管时壁面热流密度分布不均匀.分析冬至日午时吸热管的热流密度分布,对比吸热管壁面热流分布的模拟结果与相应的近似高斯分布,发现近似处理与模拟结果差异较大.研究结果表明,对于塔式吸热器壁面热流分布,采用SolTrace仿真分析比用近似高斯分布更具有实际指导意义.     

磁场作用下倾斜方腔内纳米流体自然对流数值模拟

采用Chebyshev配置点谱方法对倾斜方腔内纳米流体自然对流换热进行了数值模拟.倾斜方腔的左右壁面为恒温壁面,上下壁面为绝热壁面,并施加了与方腔下壁面平行的磁场.方腔内充满了以水为基液的不同纳米颗粒.研究方腔倾斜角度γ、Gr数和纳米颗粒对纳米流体流动与传热的影响.研究结果表明:传热在倾斜角度为π/4时最大,当方腔倾斜...     

太阳能烟囱内非稳态自然对流温度边界层分析

太阳能烟囱内空气流动主要以自然对流边界层流动为主,由于受系统运行控制参数和结构参数的限制,边界层的发展不能象大空间那样自由展开;通过直接数值模拟讨论温度边界层发展的影响因素,结果表明当边界层能够自由展开并且到达稳态时,温度边界层厚度与(y/Ra)^1/5满足定量关系;当边界层不能自由展开时,边界层厚度与w,Ra的大小有关.     

液态金属镓自然对流换热数值模拟

为更好地得到液态金属的流动和传热特性,模拟了液态金属流体镓(Ga)自然对流流动和传热过程.采用单流体模型研究液态金属流体Ga的流动特性和传热机理,考虑边界条件对自然对流的影响,选用合适的边界条件进行了模拟.结果表明,该工况下的传热以导热为主,速度矢量是顺时针旋转分布,并与实验数据较好吻合.Gr数对液态金属Ga自然对流影...     

存在垂直加热时的矩形池内热毛细对流的数值模拟

为了了解垂直加热对矩形浅液池内稳态热毛细对流的影响,利用有限容积法进行了二维直接数值模拟,液池左、右壁分别维持恒定温度Th和Tc,且ThTc,底部被加热,自由表面存在散热,液池宽深比为(20~30),流体为1cSt硅油。结果表明,随着底部加热热流密度的增大,矩形液池内的流动会由单胞或多胞流动转化为旋转方向相反的非对称双胞流动,流动转化过程的临界热流密度随Marangoni数和Biot数的增加而增大,随液池宽深比的增加而减小,液池内的最高温度会随Marangoni数和宽深比的增大而减小。     

混合对流作用下小室流场和温度场的数值模拟

建筑空调为人们提供清洁舒适的室内环境。本文在Ｂｌａｙ等人实验研究基础之上 ,采用标准关键词模型和壁面函数法 ,对具有混合对流作用的小室流场和温度场进行数值模拟 ,经与实验值对比发现 ,标准κ-ε模型可以较为准确模拟混合对流作用的流动与传热问题 ,速度值的最大偏差为 0 . 0 43ｍ ｓ,温度最大偏差值为 1 . 1Ｋ ;浮升力对ε方程中源项的影响可以不计     

高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究

以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20 mm,实验流体温度控制在250~500℃,热流密度为180~470 kW/m2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热管内对流换热的Nu-Re关系,Nu随Re增加显著增大,实验Nu数普遍高于按Sieder-Tate关联式计算的值。分析了温度及热流密度对熔盐吸热管传热特性的影响,发现熔盐平均温度相同时,低热流密度下的Nu数大于高热流密度下的Nu数,同时实验结果显示高温高热流密度下熔盐吸热管的传热性能主要取决于熔盐流速,且高热流密度对传热过程中的温度影响非常显著。     

倾斜环形空腔内自然对流的实验研究和数值模拟

对大尺寸环形空腔在不同倾斜角度下的自然对流换热进行了实验研究。给出了半径比为2.5,高宽比为38的实验段在0°,22°,45°,67°和90°等角度下的换热关联式,并在水平和竖直情况下进行了数值模拟以便对实验结果进行验证。实验结果表明:在小数下,倾斜角度对自然对流换热的数有较大影响;而在大数下,倾斜角度对数的影响则非常小。最后给出的换热关联式对工程实际中大电流封闭母线的散热设计和校核有重要的参考价值。