论文部分内容阅读
太阳能吸热器是碟式太阳能热发电系统的核心部件之一,进一步提高太阳能吸热器的效率、可靠性和降低太阳能吸热器的成本是目前太阳能吸热器研究的重点。但是研究表明,吸热器的热损失和热不均匀性制约着吸热器效率与可靠性的有效提高。因此研究如何有效的减少吸热器的热损失和热不均匀性,具有重要的意义。本文数值模拟研究了一种用于碟式斯特林太阳能热发电系统的新型吸热器的性能。本文主要研究内容如下:基于计算流体力学理论建立的计算模型,运用Fluent软件对适用于碟式斯特林太阳能热发电系统5种弯度的改进半球形腔式吸热器的热性能进行了数值模拟对比分析。通过模型验证得出,采用定壁温考虑吸热器整体的热性能、应用S2S模型考虑辐射和用瞬态计算方法考虑密度项是可行的。在采光孔朝下时,随着弯度的增大,吸热器对流和辐射热损失、辐射和总努塞尔数均增大,而对流努塞尔数却减小,辐射热损失占总热损失的大部分。综合结果表明,改进半球形腔式吸热器的最佳弯度范围为0.4~0.5。为了进一步减小改进半球形腔式吸热器的辐射热损失、对流热损失,选取弯度为0.5的改进半球形腔式吸热器在其采光孔处安装石英窗口。基于计算流体力学理论建立的计算模型,运用Fluent软件对适用于碟式斯特林太阳能热发电系统的石英窗口改进半球形腔式吸热器的热性能进行了数值模拟并与弯度为0.5的普通窗口改进半球形腔式吸热器对比。通过模型验证得出,采用定壁温考虑吸热器整体的热性能、应用DO模型考虑辐射和用瞬态计算方法考虑密度项是可行的。得出了石英窗口改进半球形腔式吸热器的对流热损失、辐射热损失均明显小于普通窗口改进半球形腔式吸热器,对流努塞尔数、辐射努塞尔数的变化与之相同。通过本文的研究,为提高吸热器及碟式斯特林系统的性能提供了数值基础和参考依据。