基于CFD的太陽能水箱蓄能的動態(tài)特性研究及其熱力學(xué)性能優(yōu)化分析.pdf

1、儲能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于可再生能源和流體輸配系統(tǒng)，用來解決能源的供給和需求的失衡問題，其中太陽能熱水利用不僅能夠節(jié)約化石能源而且能夠?qū)崿F(xiàn)保護環(huán)境，從而使得太陽能集中供熱式系統(tǒng)極具發(fā)展和應(yīng)用前景。
　　作為儲能裝置的蓄能水箱，其性能設(shè)計對整個工作系統(tǒng)的運行效果有重要影響。本文對太陽能蓄能水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行分區(qū)設(shè)計，采用CFD方法對具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的蓄能水箱進行數(shù)值模擬，分析了水箱內(nèi)的對流傳熱規(guī)律，并基于不可逆熱力學(xué)理論及流動傳熱的場協(xié)同理

2、論，以提高蓄能水箱可用能為目標(biāo)，對水箱的溫度分層機理進行深入分析。
　　通過對數(shù)值模擬結(jié)果及數(shù)據(jù)進行正確分析后得到以下結(jié)論:在水箱內(nèi)設(shè)置隔板可明顯改善水箱冷熱分層的效果，通過左右加10個隔板，可延長水的流程，增加水的停留時間，從而可實現(xiàn)良好的左右冷熱分層效果;通過三維模擬，在水箱前后設(shè)2個隔板，左右設(shè)5隔板，將其分隔成具有18個分隔空間的水箱，因使前后左右上下的分速度大為減緩，從而實現(xiàn)良好的冷熱水置換分層效果;通過分析速度矢量與溫

3、度梯度矢量的協(xié)同程度來研究流場對溫度場的影響，通過分析速度矢量與壓力梯度矢量的協(xié)同程度來研究水箱中流動阻力減阻機理及影響因素，得出通過調(diào)整水箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)進而改變流動、傳熱及壓力梯度的方向，即改變速度與溫度梯度和速度與壓力梯度之間的夾角，得出具有18個分隔空間的水箱可以獲得較好的熱分區(qū)，容易實現(xiàn)溫度分層，且更有利于流體的流動，同時在蓄熱過程中損耗的功較少;依據(jù)熱力學(xué)理論分析了水箱在蓄熱過程(炯)的損失，得出在水箱內(nèi)部平均溫度相同條件下，具有