【摘 要】
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针对环境侧风对太阳能烟囱发电系统集热特性的影响开展数值模拟及试验研究。根据西班牙Manzanares太阳能烟囱电站几何原型,结合呼和浩特市气候气象条件,建立太阳能烟囱集热系统几何模型进行数值模拟。对比分析采用定热流、离散纵坐标（Discrete Ordinates,DO）辐射模型、表面对表面（Surface to Surface,S2S）辐射模型对太阳能烟囱集热系统的不同影响。将模拟结果与呼和浩特
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针对环境侧风对太阳能烟囱发电系统集热特性的影响开展数值模拟及试验研究。根据西班牙Manzanares太阳能烟囱电站几何原型,结合呼和浩特市气候气象条件,建立太阳能烟囱集热系统几何模型进行数值模拟。对比分析采用定热流、离散纵坐标（Discrete Ordinates,DO）辐射模型、表面对表面（Surface to Surface,S2S）辐射模型对太阳能烟囱集热系统的不同影响。将模拟结果与呼和浩特市太阳能烟囱试验平台数据进行对比验证,选择更合适的辐射模型在太阳能烟囱集热系统数值模拟计算应用。其次,在太阳能烟囱集热系统外部加设空气域边界条件进行数值模拟,研究不同环境侧风对太阳能烟囱发电系统集热特性的影响。通过分析不同环境侧风条件下太阳能烟囱集热系统内流体温度、速度、压力等变化情况,揭示环境侧风对太阳能烟囱发电系统集热系统的影响特点。最后,优化太阳能烟囱发电系统集热特性,提高系统稳定做功能力。根据环境侧风对太阳能烟囱集热系统的影响结果,提出在集热棚入口添加挡板的结构优化方案。对不同挡板数目的太阳能烟囱集热系统进行数值模拟,分析不同环境侧风条件下不同挡板数目对太阳能烟囱集热系统的影响,确定最佳挡板数目。得出主要结论如下:（1）考虑太阳能烟囱内部流体介质中存在吸收、发射、散射的DO辐射模型在对太阳能烟囱集热系统进行数值模拟计算优于定热流密度和S2S辐射模型,通过试验测试数据对比分析验证该结论。（2）环境侧风速度小于2.3 m/s时,随太阳辐射增强,太阳能烟囱发电系统集热效率大于2%;环境侧风速度大于2.3 m/s时,随太阳辐射增强,太阳能烟囱发电系统集热效率受环境侧风影响较大,集热效率小于2%,增长趋势缓慢。（3）环境侧风速度为0～5 m/s时,2层挡板的太阳能烟囱发电系统集热特性和流动特性优于无挡板和1层挡板。通过分析环境侧风对太阳能烟囱集热系统的影响,提出优化方法,选择正确的优化方案,为今后太阳能烟囱系统的研究与实际应用提供理论指导具有重要意义。
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