水下热滑翔机的温差能热机性能分析与相变材料选择.pdf

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1、第9卷第1期中国舰船研究V01．9No．1兰Q!兰笙三旦g垒i翌!!!!竺旦翌!!!!璺垒iP垦!!!!!!皇里!坠：兰Q!兰doi：i0．3969／j．issn．1673—3185．2014．01．010期刊网址：WWW．ship-research．tom网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／doi／lO，3969巧．issn．1673-3185．2014．01．010．html水下热滑翔机的温差能热栅陛能分析与相变材料选择杨海中国舰船研究设计中心，上海201108摘要：相变材料作为温差能热机的工作

2、流体，其热力学状态对周围海水温度非常敏感，且其融点对水下热滑翔机的运行范围影响很大。基于焓法模型，在不同大洋温度剖面下，对以3种相变材料为工作流体的温差能热机进行性能分析；并考虑到不同大洋温度剖面的特点，为温差能热机选择合适的相变材料，以拓宽水下热滑翔机的应用范围。结果表明：在给定的大洋温度剖面下，3种工作流体的相变过程时间不同；以正十五烷为温差能热机工作流体的水下热滑翔机具有更广的运行范围。关键词：水下热滑翔机；温差能热机；相变材料；体积分数中图分类号：U661．1文献标志码：A文章编号：1673—3185(2014)01—

3、66—06PerformanceAnalysisofOceanThermalEnginesandtheSelectionofPhaseChangeMaterialsforanUnderwaterThermalGlider蹦ⅣGHalShanghaiDivision，ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Shanghai20108，ChinaAbstract：Asaworkingfluidforoceanthermalengines，thePhaseChangeMaterial(PCM)isve

4、rysensi—tivetothesurroundingseawatertemperatureintermsofthermodynamicstate，anditsmeltingpointhasgreatinfluencesontheoperatingrangeofunderwaterthermalgliders．Basedontheenthalpymethod，thispaperanalyzestheperformancesofoceanthermalengineswiththreetypesofPCMunderdiffere

5、ntoceantemperatureprofiles．AnoptimalPCMisthenselectedforeachtemperatureprofiletobroadentheoperatingrangeoftheunderwaterthermalglider．Theresultsshowthatthetransitiontimeofthephasechangepro—eessesmayvaryfordifferentworkingfluidsunderthesameoceantemperatureprofile。Also

6、，itisobservedthatthen-pentadecaneisadesirableworkingfluidfortheoceanthermalengineastheunderwaterthermalgliderinthiseasehasthewidestoperatingrange．Keywords：underwaterthermalglider；oceanthermalengine；phasechangematerial；volumefraction0引言利用海洋温差能作为动力推进的水下滑翔机，即水下热滑翔机，在航行

7、时无需自身携带推进动力源，海洋温跃层上下的温差就是水下热滑翔机的推进动力源。与常规螺旋桨推进的自主式水下运载器(AUV)和水下电动滑翔机相比，水下热滑翔机具有航程远、续航力强、噪声低、隐蔽性好等优点，在有稳定温跃层存在的海域，它能长时间、大范围地在水下执行任务，并可大量投放，形成水面和水下立体监测网络，在海洋研究和军事探测领域有着广泛的用途。自全球第一台水下热滑翔机SlocumThermaln]诞生以来，就备受关注。近年来，相关研究主要为水下热滑翔机的系统设计及动力学分析乜。4]、水下热滑翔机在单个海洋温度剖面下感温工质的相变

8、过程分析b3、海洋温跃层对温差能热机性能的影响阳1、水下热滑翔机的排水量和滑翔角对温差能收稿日期：2013—04—27网络出版时间：2014一01—2114：47基金项目：国家自然科学基金资助项目(50979058)作者简介：杨海(1981一)，男，博士，工程师。研究方向：船