太阳能烟囱温度场和流场数值模拟研究

摘要

该文论述了数值计算方法在对流换热上的理论和实施方法.在此理论基础上和一定的假设条件下,建立了适宜于太阳能烟囱系统中气流的数值计算模型.并利用建立的数值模型,采用VC++语言编程实现了中气流的三维数值模拟程序,从而得到了太阳能烟囱系统中速度场和温度场的分布.在太阳能烟囱能量转换和输出功率理论基础上,设计了一个小型的实验装置和一套温度测量系统.并利用测温系统对实验装置中气流的温度场进行了测量,得到了太阳能烟囱中的温度分布及其变化曲线.最后,该文对数值模拟的结果和实验结果进行了比较分析.对太阳能烟囱不同结构尺寸下的速度场和温度场进行了数值模拟和分析,并分析了不同太阳能烟囱结构尺寸输出功率的变化,为实用性的太阳能烟囱电站的建立和优化设计提供了理论上的依据和指导.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1能源问题及可再生能源的开发利用

1.2太阳能的优势及其利用技术

1.3太阳能烟囱发电原理

1.4太阳能烟囱发电技术的特点

1.5太阳能烟囱发电技术的现状与发展

1.6课题的来源

1.7论文主要研究内容

2对流换热的数值计算方法

2.1对流换热问题的求解

2.2数值计算方法

2.3控制方程的建立

2.4计算区域离散化

2.5控制方程离散化

2.6代数方程求解

2.7求解对流换热问题的原始变量法

2.8本章小结

3太阳能烟囱三维数值模拟

3.1研究对象与网格划分

3.2太阳能烟囱控制方程模型

3.3源项的处理

3.4太阳能烟囱区域离散化

3.5太阳能烟囱控制方程离散化

3.6边界条件

3.7程序编制

3.8本章小结

4太阳能烟囱实验装置设计

4.1太阳能烟囱能量转换机制

4.2太阳能烟囱结构设计

4.3太阳能烟囱材料

4.4太阳能烟囱温度测量系统

45本章小结

5太阳能烟囱速度场和温度场结果分析

5.1不考虑浮升力时的速度场和温度场数值模拟

5.2考虑浮升力时的速度场和温度场数值模拟

5.3用FLUNT软件包进行速度场和温度场数值模拟

5.4温度场实验测量结果分析

5.5模拟计算结果与实验结果比较分析

5.6不同结构太阳能烟囱装置的预测与优化

5.7本章小结

6结论与建议

致 谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表论文

附录2本文主要符号表

附录3温度测量数据表