近年来,随着化石能源的大量使用,一方面,化石能源的不可再生性造成了大众对能源枯竭的担忧;一方面,温室气体的排放对环境的破坏加剧。太阳能成为了未来能源的清洁可再生替代品,对太阳能发电技术的研究慢慢愈来愈获得各个国家的重视,作为太阳能发电最重要的技术,选用一种高效的能源载体来实现对太阳能的转化可以极大提高发电技术,超临界CO₂以其极佳的换热能力和较高的布雷顿循环效率获得了研究者的关注。本文基于此背景对超临界CO₂在太阳能吸热器吸热管中的传热机理进行模拟研究。通过NIST物性数据库与Fluent接口指令,设置超临界CO₂的物性,设计单管物理模型和管排式吸热器物理模型,进行网格无关性验证。由雷诺数确定出单管对流换热处湍流态,选用标准k-ε、RNG k-ε、SST k-ε以及3种Low-Re k-ε等湍流模型模拟,与文献的实验数据对比,获得适用课题工况的湍流模型。通过单管模拟对入口效应的影响进行分析,分析浮升力效应和流动加速效应产生原因,引入浮升力因子Bo数和理查森Ri数判断浮升力对对流换热的影响程度大小,引入无量纲K_vt和K_vp判断流动加速效应对对流换热的影响,选择合适的工况进行模拟,分析入口温度、系统压力、入口流量、热流密度、管径大小等因素对超临界CO₂对流换热的影响。统计目前常用的努赛尔关联式,根据浮升力和流动加速效应的分析,判断关联式是否存在浮升力修正项和流动加速因子修正项,选择几种关联式努塞尔数,和模拟对流换热系数逆推得到的努塞尔数进行对比,获取误差最小的合适关联式进行改进,得到可信度和精度最高的努塞尔数的关联式。设计一种管排式吸热器进行工程中吸热器的传热模拟。在半壁面均匀热流密度下,选用不同入口流量下进行仿真,分析吸热器各吸热管流量分配的均匀性变化。在实际应用中,吸热器的壁面热流密度应该是不均匀的,且外壁面和外界存在热损问题,本章通过编写UDF模拟了三种不均匀程度的壁面热流密度下的对流传热,分析壁面热流不均匀性对吸热器壁面温度、流体温度分布、工作效率的影响。设计了一种集管侧入向的管排式吸热器,分析不同入口对吸热器的流动和传热产生的影响,确定两种入口方式的优缺点,为吸热器的入口结构设计提供理论研究。