1、碩士學位論文百頁式太陽集熱器瞬態(tài)熱性能數(shù)值模擬與分析TheNumericalSimulationandAnalysisofTransientThermalPerformanceofLouverTypeSolarCollector作者姓名：盛紅娟學科、專業(yè)：送墊：送燃氫)通匝拯窒遢王猩學號：0210132指導教師：完成日期：蘭州交通大學碩士學位論文摘要本文采用數(shù)值模擬方法對悶曬工況下百頁式太陽集熱器進行了三維非穩(wěn)態(tài)模擬，利用FLUENT軟

2、件將百頁式太陽集熱器的各組成部分進行分步優(yōu)化，最終對結構優(yōu)化后的百頁式太陽集熱器與傳統(tǒng)集熱器的效率進行對比驗證。對各部分進行結構參數(shù)優(yōu)化時，邊界條件的加載采用該部分在整個集熱器中發(fā)生換熱時的等效邊界條件來替代。探討順序為集熱器排管，集熱器翼管式板芯和整個百頁式太陽集熱器。對集熱器排管內表面的換熱系數(shù)進行了多元非線性擬合，得到其表達式，進而計算出集熱器的效率因子的值。在此基礎上優(yōu)化得到百頁式太陽集熱器的排管管徑、吸熱板寬度、吸熱板厚度，玻

3、璃蓋板到吸熱板之間的板間距等結構參數(shù)的值。對集熱器排管內表面換熱系數(shù)探討時，討論了各個影響因素長徑比Vd熱流密度q，傾斜角度汐對其的影響規(guī)律，進而總結細長圓管在水平放置時，圓管內表面換熱系數(shù)準J則式Nu=o944(GrPO0‘14(；)0‘05。在與吸熱板厚度有關的參數(shù)七艿取以下值時：fO04，006，008，01，O2，03，04，作了集熱器效率因子F’與吸熱板寬度∥的變化曲線圖，得到吸熱板厚度萬和吸熱板寬度∥的優(yōu)化值：6=05mm，

4、W=150mm。結合集熱器的瞬時效率分析得到排管管徑的優(yōu)化值do=20mm。最后對整個百頁式太陽集熱器方腔內的空氣層的換熱進行模擬，追蹤方腔內空氣的自然對流瑞利數(shù)和頂部熱損失，以控制方腔內空氣因強對流而與周圍環(huán)境產(chǎn)生的熱交換量最小為最終目標，分析得到玻璃蓋板和吸熱板之間的板間距宜取H=22mm。通過對各參數(shù)的逐步優(yōu)化得到最優(yōu)的百頁式太陽集熱器的結構參數(shù)為：排管管徑do=20mm，吸熱板寬W=150mm，吸熱板厚度6=05mm，板間距H=

5、22mm。為了證明本文結果的可靠性，中間分步優(yōu)化環(huán)節(jié)和已有的理論及實驗結果進行了相似性對比，結果證明本文的結論有較高的可信度。最終對百頁式太陽集熱器的瞬時效率進行了計算，得到了較高的q理論計算值。在太陽輻照強度取恒定值800Wtm2，環(huán)境溫度穩(wěn)定的情況下，和傳統(tǒng)平板集熱器進行對比發(fā)現(xiàn)：百頁式太陽集熱器的有用能收益較傳統(tǒng)平板集熱器的提高了33％，瞬時效率提高了143％。關鍵詞：百頁式太陽集熱器；參數(shù)優(yōu)化；瞬時效率；換熱系數(shù)論文類型：應用研