用计算机模拟研究太阳池稳态特性及结构参数

采用有限差分法用计算机对太阳池的稳态性能进行了研究，并与圆形斜壁小型太阳池的实测数据进行了比较，两者相当吻合。还讨论了太阳池的部分结构参数对太阳地稳态特性的影响。     

海水太阳池二维数学模型

盐梯度海水太阳池具有收集和贮存太阳能的双重功能.为了满足太阳池研究计算的需要,建立了海水太阳池的二维轴对称模型,对太阳池内的温度场进行了模拟计算,并与实验数据进行了对比.通过比较发现,采用W.S.模型,其数值结果和实测值比较吻合;太阳池面积和浊度对太阳池热行为有很大影响,应用二维模拟计算,可确定简化为一维模型的太阳池的最小面积为300m2.     

有风情况下池火灾的数值模拟

以甲B类物质苯为例对有风情况下的池火灾进行了数值模拟.采用prePDF对苯的燃烧进行模拟,得到非绝热条件下,有关苯燃烧的峰温及产物组分与混合分数、平均分数方差和焓变之间关系的查询表,将查询表调入Fluent,对苯的燃烧流动情况进行模拟,得到有风情况下,直径10 m的苯液池火灾的火焰形状、温度场等,燃烧温度的最高点在对称面y=0上,最高温度为1 478 K;按各个等温线上温度最高点坐标连线的斜率计算火焰倾斜角度,得到火焰倾斜角度为38.7°,如果以1 000 K为分界线,则火焰高为10.2 m.     

平面反射板对太阳池集热性能的影响

本文提出了太阳池反射板的数学模型,并进行了计算。结果表明,加设平面反射板可以提高小型太阳池的集热性能,尤其在冬季其效果更加明显。     

海水太阳池物理模型

以自然盐水作为工质的太阳池为研究对象，建立了海水太阳池的物理模型，重点进行可用太阳辐射能的近似计算、太阳池温度分布和盐梯度分布的理论计算、以及太阳池的热稳定性的分析．     

蒸发状况下土壤中热湿迁移的非稳态数值模拟

给出了计算不饱和土壤中热湿迁移的二维数学模型,对蒸发状况下土壤中的热湿迁移过程进行了非稳态数值分析,探讨了土壤热湿迁移对环境参数和土壤内部参数（质地、结构参数）的动态响应特性。     

蒸发状况下土壤中热湿迁移的非稳态数值模拟

给出了计算不饱和土壤中热湿迁移的二维数学模型 ,对蒸发状况下土壤中的热湿迁移过程进行了非稳态数值分析 ,探讨了土壤热湿迁移对环境参数和土壤内部参数 (质地、结构参数 )的动态响应特性     

海水虾池的太阳池效应

经观测发现,雨后天晴时,海水虾池易产生太阳池效应．主要表现在池水盐度分层,形成密度梯度,水体热对流受阻,底部水温上升．测得池水表层水温30℃,底层水温达34．2℃,上下层温差达4．2℃．以水族箱模拟冬夏季条件实验结果表明：日气温31—24℃时,经8h太阳光照,下层水温从31．2℃上升到44．7℃,上下层水温差可达7℃,造成水中日本对虾、菲律宾蛤仔死亡．而对照组表层与底层温差不明显,日本对虾未发现死亡．实验结果与海水对虾池实际情况相符,认为太阳池效应是雨后虾池对虾毁灭性死亡的一个重要原因．     

柴达木盆地地区太阳池技术应用研究

太阳池是一种兼有太阳能集热器和储热器功能的盐水池,太阳池中贮存的热量被广泛用于采暖、发电以及需要大量低温热源的工农业应用领域．在柴达木盆地具有建设太阳池的有利条件,应大力发展太阳池技术．     

微型饱和太阳池的实验研究

本文通过微型饱和太阳池的建造和运行观测,对饱和池进行了自然条件下的实验研究。结果表明,碳酸钠池与NaCl池相比具有更高的蓄热能力和运行热效率,并且有良好的稳定性;明矾池两次再现了饱和池浓度梯度的自生成结构。最后本文初次提出了冬季饱和池的模型。     

梯形太阳池热性能与影响因素分析

基于实验数据对梯形太阳池进行了一维数值模拟,建立了热盐双扩散模型,改进了池底反射模型、辐射透射模型和热损失模型,通过模拟与实验结果对比验证了模型有效性.根据模拟结果分析了梯形太阳池温度分布规律、热稳定性及能源效率,讨论了池水浊度对其热性能的影响.结果表明:梯形结构有利于提升太阳池热利用率;太阳池运行初期,各层能源效率在20%~50%,下对流层能源效率最为稳定,维持在25%左右;下分界层稳定性要优于上分界层,温度梯度越大分界层稳定性越差.     

盐田太阳池实验研究

在海边盐田建造了50m^2的太阳池，以制盐的废弃液“老卤”灌注太阳池底层，以海水或收集的淡水冲洗水面，进行了太阳池蓄热的实验，测量了太阳池的密度、温度和浊度的分布，对盐田太阳池的运行维护和经济性进行了分析研究。对盐田太阳池特有的问题，如老卤的澄清化处理和卤虫的杀灭进行了实验。研究表明盐田太阳池是一种成本低、用途广泛、适于大规模应用的太阳能集热和蓄热装置。     

太阳能驱动第二类吸收式热泵的模拟研究

对太阳能驱动的第二类吸收式热泵 (热变换器 )的性能进行了数值模拟研究 .建立了太阳能集热设备数学模型和第二类吸收式热泵系统各组件单元数学模型 .引入了热泵工质 (溴化锂水溶液 )的物性拟合计算过程 .在变工况条件下对第二类吸收式热泵的性能进行了模拟研究 .通过求解非线性方程组 ,获得了在不同外部环境温度和不同吸收温度、发生温度等条件下第二类吸收式热泵系统性能的变化规律     

强化太阳池热性能实验研究

建立了两个表面尺寸2.4m×2.4m、深1.2m结构相同的小型盐水太阳池,通过向太阳池底部添加多孔介质、在太阳池表面加透明塑料膜盖,以及将太阳池与太阳能集热器相结合的方法,探索强化太阳池热性能的途径.实验结果表明:多孔介质用于太阳池可以起到降浊、蓄热的双重功效、加透明塑料膜盖可以有效降低太阳池浊度,减少表面散热,并影响下对流层温度分布;辅加太阳能集热器可以明显增加太阳池下对流层温度,但对非对流层和上对流层影响较小.     

太阳能光伏/光热复合集热器能量转换性能的数值模拟

建立太阳能光伏/光热(PV/T)复合集热器的光电与光热耦合能量转换的数值模型,利用TRNSYS软件模拟PV/T集热器的光电、光热转换性能,分析结构参数和运行参数对PV/T集热器的能量转换性能的影响.计算结果表明:减小集热板排管的管间距与管径的比值有利于提高光热与光电转换性能;冷却流体的入口温度对PV/T集热器的性能影响显著,较低的入口流体温度有利于保持更高的光热和光电转换效率.增加冷却流体的入口质量通量可提高光热和光电效率;当入口质量通量增加至6.9 g/(s·m2)时,PV/T集热器的热、电效率分别为66.2％和10.8％,进一步增加入口质量通量对提高光热、光电效率的作用不大.     

分-合式微通道流动传热性能数值模拟

针对矩形微通道进出口压降大、温度分布不均匀,以及分形微通道受到分形维数和分支数限制适用范围较窄的问题,结合矩形微通道和分形微通道的优势设计一种分-合式微通道散热器。使用Fluent软件对散热过程进行数值模拟,研究微通道内分支倾斜角度变化对流动和传热性能的影响。结果表明,在100 W/cm²的热流密度下,Re为970、分支倾斜角度为90°时,分-合式微通道平均温度降低了11.9 K,最高温度降低了14.2 K,Nu增加了85.7%,整体传热性能(PEC)也最佳,达到1.44。分支的引入可以增加微通道内部换热面积,同时形成新的边界层,在分支内侧产生漩涡,有效提高了微通道散热器的传热性能,为微通道的优化设计提供了新的理论依据。     

太阳能平板降膜再生过程的数值模拟

针对太阳能平板集热型再生器中辐射传热和对流传热边界条件,建立了传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了数值模拟分析,对影响再生过程的各种主要因素做了较详尽的分析.模拟结果表明,较低的溶液入口质量分数和空气入口含湿量以及较高的溶液入口温度能够增大溶液表面和空气间的水蒸气压力差;而增大空气流动Re数和空气/溶液质量流量比可以提高空气、溶液间水分传质系数.采用这些措施都能够得到更好的再生效果.     

同轴径向热管的数值模拟

基于不同工况、不同充液率下的同轴径向热管实验结果,利用数值计算的方法对热管内部工质进行模拟研究。研究结果表明:饱和蒸汽在上升过程中受热逐渐成为过热蒸汽,在顶部遇到迎面蒸汽时相互碰撞,流速几乎为零,此时蒸汽换热以导热为主,工质温度达到最高值;蒸汽工质沿径向上升在顶部出现回流现象,冷却水管壁顶部区域速度最低,冷凝速率最大;管壁温度分布由热管底部到热管顶部逐步上升,充液率为50%的热管,当横向坐标在7.5～22.5 mm区间内时,温度接近于线性上升,之后上升幅度变小。数值模拟结果与实验数据基本吻合,其相对误差小于5%。     

平流层飞艇太阳能电池热性能数值模型

平流层飞艇太阳能电池的温度对电池转化效率有着显著的影响;同时在正午时分可能对飞艇蒙皮以及内部浮升气体的温度造成不利的影响,并恶化飞艇的"超热"、"超压"现象。因此,很有必要对平流层飞艇太阳能电池热性能进行分析;但是相关研究却不是很全面。建立了平流层飞艇太阳能电池热性能分析数值模型,包括太阳能电池的太阳辐射模型、多层热传递模型。基于该数值模型,开发了MATLAB仿真程序。设计并开展了飞艇太阳能电池温度地面测试试验,对所建的热模型进行了验证。在研究过程中,分析了太阳能电池在一天内的温度变化情况。此外,详细讨论了日期、隔热层、太阳能电池外部封装层透波率以及风速等因素对于太阳能电池温度的影响。可以为平流层飞艇太阳能电池的设计提供有用的参考信息,为平流层飞艇热控制及热设计提供依据。