选择性太阳光隧道夏季工况热流体特性分析-analysis of thermal fluid characteristics of selective solar tunnel under summer conditions.docxVIP

论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在导师陈宁教授的悉心指导下完成的。从论文选题、研究内容和方法的确定到论文的撰写、修改和定稿，导师都给予了无微不至的指导和教诲。在三年里，导师无论在学习还是在生活上都给予了极大的关怀和帮助。导师严谨治学的科学态度，一丝不苟的科研精神以及诲人不倦的高尚情操给学生留下了深刻的印象，受益终生。在此谨向导师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢！在论文的写作过程中，得到实验室老师们大力的支持和帮助，在此由衷地表示感谢。三年里，在学习和生活上，感谢实验室的兄弟姐妹们给予的帮助和关心。参考文献的作者提供了丰富的学术信息和许多富有启发性的建议，使我受益颇多，在此向他们表示感谢！深深感谢家人多年来对我的支持和鼓励。他们的朴实、善良和勤劳一直影响着我，给了我很大动力和信心。在求学过程中，我一点一滴的成绩都离不开他们默默的关爱！最后，感谢各位专家和学者在百忙之中审阅我的论文，并给予宝贵的指导。在此谨向各位专家和学者表示深深的谢意！摘要针对当前能源危机以及低碳理念的提出，本文依据边缘光线原理设计了一种新型的太阳能集热器：选择性太阳光隧道（SST）。利用特殊的几何特征，该集热器可根据太阳高度角的不同选择吸收太阳光线，以达到冬季采暖，夏季防止建筑升温的目的。冬季工况下SST吸收太阳光辐射并转换成热能后，一部分能量通过导热后再经过对流传到室内，另一部分能量经过对流，再经过导热，最后经对流传到室外。夏季工况下室外的热量通过对流传递给SST，再经过SST内部一系列的导热——对流换热——导热将热量传递到SST室内壁面，最后经对流传到室内环境中。本文通过建立的SST数学模型，以徐州地区正常夏季工况为例，利用先进的有限体积分析软件ANSYSFLUENT，对SST内部流体的温度场以及速度场进行数值模拟，得出了SST内部流场及整个SST温度场的特点，分析出了SST的热流体特性。为了验证理论模拟结果的准确性，自行设计并搭建了SST系统实验台。对SST内部空气的温度场进行测试，并与数值模拟结果进行比较，两者有较好的一致性。以前面分析的SST热流体特性为基础，通过改变室外风速及温度，进行了大量的数值分析与计算，分析发现室外风速的增大会降低SST夏季节能效率，但其影响主要集中在0-4m/s范围内，最大降低幅度约为9.63%；室外温度的增加将引起SST内部空气对流换热增强，SST外壁面热流密度随温度成直线增涨，减弱了SST夏季节能效果。通过改变透明盖板和吸收板之间的距离，分析出了热流密度与特征长度的关系，发现SST的热流密度随着特征长度的增加呈速率减小的递减趋势，大约在透明盖板与吸收板之间的距离l=0.09m时热流密度基本趋于稳定；并且结合冬季工况效率先增后减的特性建议实际应用中特征长度的选取根据业主需要选择最优冬季工况特征长度或者最优夏季工况特征长度。最后根据数值模拟的结果得到一系列Nu与Bi、Ra的数值，利用Tabecure3D软件拟合出夏季工况SST热流体准则方程，这对人们研究封闭腔体内流体的自然流动规律、SST的结构优化设计和计算SST的节能效率提供了方便，以及对平板集热器的传热特性的研究都有非常重要的参考价值。该论文有图49幅，表12个，参考文献84篇。关键词：封闭腔体自然对流；太阳光集热器；热流体特性；数值模拟；准则方程IAbstractAccordingtothecurrentenergycrisis,andtheconceptoflowcarbon,basedontheedgerayprinciple,anewsolarcollectornamedselectivesolartunnel(SST)isdesignedinthisthesis.Theselectivesolartunnelwithitsparticulargeometricfeaturescanabsorbthesunlightaccordingtothedifferentsolaranglesoastoheathouseinwinterandavoidheatinginsummer.AfterSSTabsorbssolarradiationthenchangesintoheatenergy,partoftheenergyflowstotheindoorbyheatconductionthenconvectionundertheworkingconditionofwinter.Theotherpartoftheenergyflowst