新型太阳能集热墙的传热性能研究

【摘要】：太阳能集热墙是太阳能收集和蓄积的关键技术,是实现太阳能——建筑一体化的重要组成部分,同时也是世界各国学者普遍研究和关注的课题。因此,太阳能集热墙的研究有着非常重要的意义。 本文对太阳能集热墙系统的传热基础理论进行了阐述,设计了新型结构的太阳能集热墙,建立了新型太阳能集热墙的数学物理模型,并对相关参数进行了确定；对新型太阳能集热墙的空气间层进行了数值模拟,分析了通风口尺寸、集热墙高度及通风口高度处是否有百叶对集热墙空气间层空气温度和空气流速的影响；针对北方冬季和南方冬季的气候条件,对新型太阳能集热墙体的传热性能进行模拟分析,并针对北方夏季的气候条件,对太阳能集热墙体的夏季通风性能进行模拟分析。给出集热墙体温度场、空气间层速度场及出风口空气温度和流速的分布图,分析了温度场和速度场的分布规律；对新型太阳能集热墙冬季采暖的日变化情况进行了模拟,给出一天中不同时刻集热墙体的温度场和空气间层速度场的分布图,并给出百叶集热板和出风口平均温度及出风口空气平均流速的变化规律；对新型太阳能集热墙系统采暖房间的温度场进行了模拟,给出室内温度场的分布规律,并对室内温度日变化情况进行了分析,给出室内平均温度的变化规律；用对比分析的方法验证了新型太阳能集热墙的可行性和优越性。 【关键词】：太阳能集热墙 传热性能 数值模拟 对比分析
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TK513
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9
• 1.2 太阳能建筑的定义9
• 1.3 被动式太阳能建筑的发展现状和发展趋势9-10
• 1.4 太阳能集热墙采暖系统10-13
• 1.4.1 太阳能集热墙系统的工作原理10-11
• 1.4.2 太阳能集热墙系统的两种运行方式11
• 1.4.3 太阳能集热墙系统的节能11-12
• 1.4.4 太阳能集热墙系统的优越性12
• 1.4.5 太阳能集热墙国内外研究现状12-13
• 1.5 本文主要研究内容13-15
• 第二章 新型太阳能集热墙系统模型的建立15-26
• 2.1 物理模型15-16
• 2.2 传热过程的热平衡方程16-23
• 2.2.1 太阳能集热墙体热平衡方程17-20
• 2.2.2 建筑室内热平衡方程20-23
• 2.3 空气流动控制方程23-25
• 2.3.1 连续性方程23
• 2.3.2 动量方程23-24
• 2.3.3 能量方程24
• 2.3.4 k-epsilon湍流模型24
• 2.3.5 Boussinesq近似24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 数值计算基本理论26-30
• 3.1 模拟软件简介26-27
• 3.2 模型的选用27-28
• 3.2.1 辐射模型27
• 3.2.2 太阳加载模型27-28
• 3.3 辐射控制方程和边界条件28-29
• 3.4 太阳辐射模型控制方程29
• 3.5 本章小结29-30
• 第四章 新型太阳能集热墙传热性能的数值模拟与分析30-58
• 4.1 新型太阳能集热墙空气层温度和流动性能的模拟30-40
• 4.1.1 FLUENT中模拟工况的设置30-32
• 4.1.2 边界条件的设置32-33
• 4.1.3 数值模拟33-40
• 4.2 北方冬季气候条件下集热墙体的传热性能模拟40-50
• 4.2.1 FLUENT中模拟工况的设置40
• 4.2.2 数值模拟40-44
• 4.2.3 太阳能集热墙体传热性能的日变化情况44-50
• 4.3 北方夏季气候条件下集热墙体通风换热性能模拟50-53
• 4.3.1 FLUENT中模拟工况的设置50-51
• 4.3.2 数值模拟51-53
• 4.4 南方冬季气候条件下集热墙体的传热性能模拟53-57
• 4.4.1 FLUENT中模拟工况的设置54
• 4.4.2 数值模拟54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 新型太阳能集热墙系统采暖房间温度的数值模拟与分析58-66
• 5.1 FLUENT中模拟工况的设置58
• 5.2 数值模拟58-61
• 5.2.1 边界条件的设置58
• 5.2.2 模拟结果及分析58-61
• 5.3 室内温度分布日变化情况61-65
• 5.3.1 边界条件的设置61
• 5.3.2 模拟结果及分析61-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 太阳能集热墙传热性能对比分析66-70
• 6.1 FLUENT中模拟工况的设置66
• 6.2 数值模拟66-68
• 6.2.1 边界条件的设置66
• 6.2.2 模拟结果及分析66-68
• 6.3 室内平均温度日变化情况对比分析68-69
• 6.3.1 边界条件的确定68
• 6.3.2 模拟结果及分析68-69
• 6.4 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 发表文章目录76-77
• 致谢77-78
• 详细摘要78-87

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