基于相变型双开角纵向翅片管蓄/放热过程模拟与优化

发布时间：2023-10-27 17:56

　　相变蓄热是一种通过利用相变材料在发生相变过程中吸收或释放热量来储存能量的技术,其具有储能密度大、储热能力强、相变温度恒定等优点,可以有效缓解能量供求双方在时间、地点以及强度上不匹配的问题。因此,相变储热技术已被广泛地应用于化工行业、电力能源、航天和建筑节能等多个领域,是一种解决能源危机的有效途径。相变蓄热技术的关键因素是相变材料,然而目前相变材料的导热系数比较低,致使传热效果不理想,限制了相变蓄热技术在工业上的应用。因此,相变蓄热技术的强化问题已成为当今能源应用领域的研究热点。本研究主要是通过改变翅片管结构,研究其对蓄热装置性能影响。本文以石蜡作为相变储热材料,设计了一种新型双开角纵向翅片管结构。采用数值模拟的方法,通过Fluent软件对其蓄热过程和放热过程进行了数值模拟。对比了无翅片和平直翅片对蓄/放热性能的影响,同时探讨了其结构参数和边界条件对蓄热过程的影响。通过分析得出如下结论:(1)研究翅片结构对蓄热性能的影响机制。结果表明,在蓄热过程中,本文设计的双开角纵向翅片相比于光管、平直翅片,石蜡完全熔化时间分别缩短了63.27%和23.53%;放热过程中,石蜡凝固时间也分别缩短了60...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 相变蓄热技术概述
        1.2.1 蓄热技术的分类
        1.2.2 相变蓄热技术的应用
    1.3 相变材料的研究
        1.3.1 相变材料的分类
        1.3.2 相变材料的选择
        1.3.3 相变材料的研究进展
    1.4 国内外相变蓄热技术强化传热研究现状
    1.5 研究内容
第2章 相变蓄/放热理论及数值求解方法
    2.1 引言
    2.2 相变蓄热理论基础
        2.2.1 相变蓄热基本原理
        2.2.2 相变蓄热特点
    2.3 相变蓄热的数学模型
        2.3.1 温度法模型
        2.3.2 焓法模型
    2.4 数学模型的求解方法
    2.5 Fluent软件简介
        2.5.1 Fluent软件特点
        2.5.2 Fluent软件模拟流程
    2.6 Solidification/Melting模型理论
    2.7 本章小结
第3章 双开角翅片相变蓄热单元蓄/放热过程模拟
    3.1 引言
    3.2 翅片管
    3.3 物理模型
    3.4 数学模型
    3.5 控制方程
    3.6 模型及算法的选择
        3.6.1 湍流模型
        3.6.2 SIMPLE算法
    3.7 网格划分
    3.8 求解器及边界条件设置
    3.9 结果与分析
        3.9.1 相变蓄热单元蓄热过程的结果与分析
        3.9.2 相变蓄热单元放热过程的结果与分析
    3.10 蓄热单元的蓄热量和蓄热效率计算分析
    3.11 本章小结
第4章 双开角翅片相变蓄热过程的系统优化模拟
    4.1 引言
    4.2 翅片结构对相变蓄热过程的影响
        4.2.1 翅片数目对蓄热过程的影响
        4.2.2 翅片开角的角度对蓄热过程的影响
        4.2.3 翅片厚度对蓄热过程的影响
        4.2.4 无量纲高度对蓄热过程的影响
        4.2.5 翅片开角位置对蓄热过程的影响
    4.3 边界条件对相变蓄热过程的影响
        4.3.1 载热体入口温度对相变蓄热过程的影响
        4.3.2 入口流速对相变蓄热过程的影响
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3856995