大型多孔介质太阳能储能器的优化设计-论文.pdf

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1、第5期机械设计与制造2014年5月MachineryDesign&Manufacture2l5大型多孔介质太阳能储能器的优化设计杨东方，杨永平，孟欣，王旭飞(陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723003)摘要：基于k-e湍流模型和多孔介质的定性损失模型，用ANSYSCFX软件对大型多孔介质太阳能储能器进行稳态流动的模拟分析。在给定边界条件的情况下，通过改变多孔介质孔隙率和储能器的结构参数，分析储能器输出功率的变化，从而得出储能器直径对介质的速度和温差乘积影响的局部灵敏度为0．45，孔隙率为0．12，多孔介质厚

2、度为0．07。出口高度为0．001。以太阳能储能器输出功率最大为目标，通过优化得到三组参变量的设计点和一组响应点，其中设计A点对应的输出a值最大。关键词：太阳能储能器；多孔介质；CFX仿真中图分类号：TH16；TK5l文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)05—0215—03OptimizedDesignofLarge-ScalePorousMediaSolarEnergyStorageBasedonCFXYANGDong-fang，YANGYong—ping，MENGXin，WANGXu-fe

3、i(SchoolofMechanicalEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology，ShaanxiHanzhong723003，China)Abstract：Basedonthek一￡turbuleneeandqualitativelossesporousmediummodels．ANSYSCFXsof~waFewasusedforlarge-scalesolarenergystorageinporousmediaflowinsteadystatesimulationan

4、alysis．Inthegivenboundaryconditions，bychangingtheporosityofthestructureandthestorageparametersoftheoutputpoweroftheaccumulatorchanging，energystoragemediumWasdrawn，thespeedandthediameteroftheimpactoflocalsensitivityoftheproductis0．45，aporosityis0．12，thethickn

5、essoftheporousmediumis0．07．andexitheightis0．001．MaximumoutputpowerwithenergystoragedevicesWasaimedatgettingthreesetsofparametersbyoptimizingthedesignvariablepointsandasetofrehousepoints，ineludingthedesignpointAoutputsavaluecorrespondingtothem~imum．KeyWords：S

6、olarEnergyStorage；PorousMedia；CFXSimulation1引言孔介质域的填料【11，不仅潜热蓄热性好，而且可以将储能器温度梯度层分区，单位质量和单位体积的存储密度可提供较高的能量，现如今，随着能源消耗的不断增加，人类已经使用了大量的以及由于它的特性以恒定的温度对应的是恒定储能材料的储能化石燃料，而这是导致各种环境问题如全球变暖、酸雨等的主要材料相变温度来储存热。原因。为了减少这些问题，推广和使用可再生能源已经成为全世太阳能集热器的传热流体(theheattransferfluid，

7、简称HTF)界必经的重要战略之一，尤其是对太阳能利用，而供应和需求不在储能的过程中连续流动通过多孔介质域，同时传递自身能量给匹配是太阳能利用的致命缺点，常常需求量要远远大于供应量，储能材料来储存能量，然而在放热过程中，PCM释放能量，并转因此，将可再生能源与储能系统(TEs)联合起来的使用，在一定移给HTF，来维持储能器里HTF温度波动。的程度上可以解决可再生能源的需求与供给的不匹配问题，而其中对储能器的分析优化就显尤为重要。这项工作，主要应用2模型描述ANSYSCFX和多孔介质模型对太阳蓄能器系统的仿真模拟，

8、并系统原理图，如图1所示。包括绝缘的圆柱形的TES储能利用Ansysworkbench中的Designexplorer来实现性能的优化，器，含有PCM封装的储能球形成的多孔介质区域，真空管太阳能即给定边界条件下最大功率对应储能器的结构尺寸参数的最优集热器，两台循环泵和负载。解，最后分析得出大型太阳能储能器结构参数与储能器输出功率在储能器的顶部和底部有量填充室，并且在顶部有设置一之间的变