平流层飞艇光伏电池传热特性

摘要

cqvip:太阳能是平流层飞艇的理想能源,其热特性与飞艇浮力、蒙皮强度息息相关。准确预测飞艇的温度场是飞艇设计的重要步骤,但现有研究缺乏对太阳能电池的热特性分析。提出一种包括太阳辐射,天空、地面长波辐射,蒙皮红外辐射和对流换热的飞艇模型,将几何模型离散化,编写C++程序计算和分析光伏电池的转化效率、吸收率、发射率、热阻和飞艇朝向对飞艇热性能、光伏阵列输出功率的影响。结果表明,较大的光伏阵列转化效率、发射率和等效热阻有利于改善飞艇“超冷”和“超热”现象的改善。光伏电池的辐射特性对光伏电池和氦气温度的影响最大:吸收率从0.5增加到0.9,主氦气囊昼夜温差升高约11.2 K,光伏电池最高温度升高约29.8 K;发射率从0.1增加到0.9,主氦气囊昼夜温差降低约15.3 K,光伏电池最高温度降低约50.2 K。计算结果为飞艇的热稳定性的优化提供参考。