热风塔空气动力流动机理研究

摘要

热风塔发电技术是一种新型发电技术。该技术是通过给塔内加入一定量的热量，使塔内空气升温，密度减小。从而在塔体进风通道内形成高速气流，带动涡轮机发电。
　　 本文是对热风塔模型做空气动力流动机理研究。通过对工程中的热风塔模型进行数学简化，并运用流体力学对热风塔简化模型进行分析和理论公式的推导；并分析热风塔体高度、塔体直径、进风通道长度与直径、塔内加热量等参数，获得相关参数之间的关系。对工程中热风塔模型进行1：200的缩比试验，通过模型试验分析各主要参数对进风通道内风速(进风速度)的影响，通过模型缩比试验获得热风塔模型的一组优化参数。对这组优化参数进行FLUENT数值计算，分析进风通道和塔体内空气流动情况等，直观上获得塔内流动情况，为工程设计选择加热温度、进风道参数和塔体参数等提供依据。做45m高热风塔中试试验，塔体在30m处逐渐收缩，进风通道采用曲线设计并与塔体切向连接。对比分析两种加热器与塔内加热温度、进风速度的关系，获得相关结论，为工程实践提供重要意见。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1能源问题及可再生能源的开发利用

1.1.1世界及我国的能源问题

1.1.2可再生能源的开发利用

1.2太阳能的优点

1.3太阳能烟囱发电技术

1.3.1太阳能烟囱发电技术原理

1.3.2太阳能烟囱发电技术的特点

1.3.3国外太阳能烟囱发电技术的现状与发展

1.3.4我国太阳能烟囱发电技术现状

1.4本课题的目的及意义

1.4.1研究目的

1.4.2研究意义

1.4.3该领域内存在的和亟待解决的问题

2 热风塔简化模型理论计算

2.1太阳能烟囱模型理论计算

2.2热风塔模型理论计算

2.2.1基本假设

2.2.2模型的简化

2.2.3计算参数的设定

2.2.4理论公式的推导

2.2.5相关参数推导

2.3公式分析

2.4本章小结

3 热风塔模型试验与分析

3.1试验方案

3.1.1试验目的

3.1.2试验设计

3.2试验测量仪器

3.2.1风速传感

3.2.2温度传感

3.2.3试验模型制作

3.3试验加热系统

3.4数据处理

3.5试验内容

3.6模型试验

3.7试验结果与分析

3.7.1试验系统的验证

3.7.2试验结果分析

3.8本章小结

4 热风塔模型数值计算

4.1计算流体动力学(CFD)基础知识

4.1.1计算流体动力学概述

4.1.2计算流体力学的控制方程和求解过程

4.1.3 FLUENT简介

4.1.4 GAMBIT简介

4.2湍流的数值模拟方法

4.2.1雷诺应力模型

4.2.2涡粘系数模型

4.2.3 k-ε两方程模型

4.3边界层近壁湍流的处理

4.4微分方程的离散求解

4.5 几何模型的建立与计算求解过程

4.5.1几何模型的建立

4.5.2网格划分

4.5.3 FLUENT软件的部分设置

4.6模拟计算过程及结果

4.6.1模拟计算过程

4.6.2模拟计算结果与分析

4.7本章小结

5 45m热风塔中试与分析

5.1 45m热风塔模型设计

5.2 45m热风塔试验

5.2.1测量装置

5.2.2 45m热风塔装置

5.3试验结果与分析

5.4本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果