哈尔滨工业大学(威海)本科中期检查报告

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1、本科毕业论文（设计）中期检查掖告论文题目槽式太阳能热发电系统中内置扰流柱群集热管的换热特性研究班级1201303姓名120130115巩向涛院（系）汽车工程学院导师王富强1-论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行当时开题时的进度安排如下：第一周到第四周：了解抛物面槽式太阳能集热器的工作原理，纳米流体的性质，各种强化换热管的机理以及查阅课题相关资料并写好开题报告；第五周到第八周：整理文献，分析当前研究现状，学习ANSYSfluent等相关商业软件进行初步数值模拟研究；第九周到第十二周：根据初步数值模拟研究得出的结果进行进一步深入

2、研究，研究使用不同的纳米流体的强化换热特性以及不同的强化换热管的特性；第十三周到第十七周：根据研究的结果分析，必要时进行补充研究和实验；第十八周：整理有关设计资料、毕业设计总结，完成毕业论文，并为答辩做准备;目前已经是第九周，完成情况顺利，已经按照开题报告预定的内容完成，部分研究任务超前。2.目前已完成的研究工作及结果在开题答辩之后，一直在思考如何将强化换热管应用在槽式太阳能热发电领域，经历了扰流长柱一一扰流短柱一一单边扰流短柱的几何优化过程，如图所示为我所耍研究的抛物面槽式太阳能吸热系统的示意图。玻璃罩金属管流体通道太阳光抛物槽反射

3、镜真空区域太阳光经过槽式聚光系统聚集并反射后，照射到金属圆管太阳能吸热器外表面下半段。金属圆管太阳能吸热器吸热管外表面的下半段受到高汇聚热流密度的照射，而金属圆管太阳能吸热管外表面上半段为非汇聚的低太阳能热流密度的照射。因此，金属圆管太阳能吸热器外表面的热流密度场分布是高度非均匀的，金属圆管太阳能吸热器容易承受高的温度梯度，并引发热变形及金屈管壁的失效。由于金属圆管与玻璃罩之间的巨大热变形差异，容易引起玻璃罩破裂。鉴于此，我在开题和中期之间思考了如何解决这一问题，提出一种可以强化传热的内置扰流柱群的管式太阳能吸热器，采用有目的性地内置

4、扰流柱群，在热流密度大的流动区域增加扰流，破坏流动边界层，从而起到强化换热和均匀化温度场的目的，进一步地可以减小热应变，提高换热器的可靠性，它的示意图如下所示。玻璃罩金属管真空区域/"7:尸;扰流柱%%%流体通道金属管X扰流柱太阳光线除此之外，我还学习了不少网格划分的方式，并将其应用到自己的毕设课题中去，比如O型网格的划分技术，周期网格的制作，结构网格和非结构网格的融合技术，画出来的网格质量很高，如下图所示：在我所做的算例中，首先是进行网格无关性验证，验证的结果如图所示:18000■—AverageHeatFlux16000-xn匚

5、7S①工0?0><14000-12000-10000-05000001000000150000020000002500000Numberofmesh提出的一种可以强化传热的内置扰流柱群的管式太阳能吸热器，采用有目的地在流动通道内置放扰流柱群替带传统抛物槽式太阳能聚光系统中的圆管以实现强化传热目的。经过聚光器反射，高能量密度的太阳光照射在吸热管底部，产牛较大热流密度，将扰流柱群分布在热流密度较大的吸热管底部，可以在热流密度大的流动区域增加扰流，破坏流动边界层，强化底部换热，更进一步均匀化温度场。研究了在高雷诺数区和低雷诺数区光管和扰流管

6、的换热情况:在Re二25000时，光管的数据是Area-WeightedAverageTotalSurfaceHeatFlux=14552.549(w/m2)Volume-WeightedAverageStaticTemperatureTfluid二302.52817(k)；Ttube二336.27689(k)流动方向均布20组扰流组的数据是Area-WeightedAverageTotalSurfaceHeatFlux=14448.042(w/m2)Volume-WeightedAverageStaticTemperatureTfl

7、uid二302.60333(k)；Ttube二337.25476(k)其中Tzhiguan二337.51703(k)；Traoliu=333.29477(k)；可以看出在扰流区的管子温度有显著下降(强化换热)但是沿着流动方向,扰流柱的存在弱化了下游区的换热(盲管段)，猜想是扰流短柱群的存在增加了流动下游的阻力。它的温度分布云图是Temperature420410400390380370360350340330320310300290280275・，直管段的管子平30000在Re=5860时，光管的数据是Area-WeightedAve

8、rageTotalSurfaceHeatFlux=14552.732(w/m2)Vc)lume-WeightedAverageStaticTemperatureTfluid=312.40649(k)；Ttube=374.