| 【中文题名】 | 相变蓄热技术的数值模拟研究 |
| 【英文题名】 | Numerical Simulation of the Technology of Thermal Storage with Phase Change |
| 【学科专业】 | 热能工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-24 |
| 【中关键词】 | 相变传热,蓄热,数值模拟,自然对流,强化传热, |
| 【英关键词】 | heat transfer with phase change,thermal storage,numerical simulation,natural convection,heat transfer enhancement, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>热力工程、热机>热力工程理论>工程热力学> |
| 【论文摘要】 |
节能与环保是能源利用领域的重要课题。随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源的过度开采，利用效率低，以及所造成的环境污染问题日益严重，成为制约经济发展和社会进步的不利因素。蓄能技术由于能够解决热能的供给与需求在时间和空间上的不匹配，而成为合理利用能源、减轻环境污染的有效途径。相变蓄热由于具有蓄热密度大、蓄放热温度恒定、容易控制等优点，已成为热能利用的新热点。
由于相变过程中伴随有传导、对流现象，使得相变传热问题的求解复杂化，大多数情况下都借助于数值模拟。本文利用Fluent软件对相变传热过程中的影响因素及强化传热方法进行数值模拟研究。研究过程和所得的结论如下：
(1)建立第一类边界条件下的相变模型，将计算结果与前人实验数据作比较，确认计算模型和计算方法的正确性；然后分析自然对流对蓄放热过程的影响规律。模拟结果表明：①熔化过程中，受自然对流的影响，相变区域顶部融化较快，等温线向顶部斜倾；②熔化过程中，水平位置越高，温度分布越平稳；③自然对流在熔化和凝固过程中的作用不同，在熔化过程中加快熔化速度，而在凝固过程中则减慢凝固速度。
(2)在相变蓄热装置中添加翅片，以利用翅片提高相变蓄... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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Abstract |
5-7 |
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目录 |
7-10 |
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第一章 绪论 |
10-19 |
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1.1 引言 |
10 |
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1.2 研究背景及现实意义 |
10-13 |
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1.2.1 课题研究背景 |
10-11 |
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1.2.2 研究蓄热技术的前景和现实意义 |
11-13 |
|
1.3 相变蓄热概述 |
13-15 |
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1.3.1 相变材料 |
13-14 |
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1.3.2 热力学性能及测量方法 |
14-15 |
|
1.4 国内外文献综述 |
15-18 |
|
1.4.1 相变材料研究 |
15-16 |
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1.4.2 传热机理和应用研究 |
16-18 |
|
1.5 本文研究的主要内容 |
18-19 |
|
第二章 相变蓄热理论及求解方法 |
19-32 |
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2.1 引言 |
19 |
|
2.2 相变传热的特点 |
19-20 |
|
2.3 相变传热理论分析 |
20-21 |
|
2.3.1 相变材料的结晶与融化 |
20 |
|
2.3.2 自然对流 |
20-21 |
|
2.4 相变传热的数学模型 |
21-22 |
|
2.4.1 温度法模型 |
21 |
|
2.4.2 焓法模型 |
21-22 |
|
2.5 相变传热问题的无量纲变量 |
22-23 |
|
2.6 相变传热问题的求解方法 |
23-28 |
|
2.6.1 数值求解方法 |
23-25 |
|
2.6.2 数值求解的步骤 |
25-28 |
|
2.7 Fluent模拟相变问题的基本理论 |
28-31 |
|
2.7.1 Fluent简介 |
28-30 |
|
2.7.2 Solidification/Melting模型 |
30-31 |
|
2.8 本章小结 |
31-32 |
|
第三章 自然对流条件下相变传热的数值模拟研究 |
32-47 |
|
3.1 引言 |
32 |
|
3.2 数学物理模型的建立 |
32-34 |
|
3.2.1 物理模型 |
32-33 |
|
3.2.2 数学模型 |
33-34 |
|
3.3 计算过程参数的设置 |
34-35 |
|
3.3.1 模型的建立及网格划分 |
34 |
|
3.3.2 Fluent参数设置 |
34-35 |
|
3.4 模拟结果及分析 |
35-45 |
|
3.4.1 熔化过程 |
36-44 |
|
3.4.2 凝固过程分析 |
44-45 |
|
3.5 本章小结 |
45-47 |
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第四章 翅片在相变蓄热中强化传热作用的数值模拟 |
47-64 |
|
4.1 前言 |
47 |
|
4.2 蓄热系统的物理模型 |
47-48 |
|
4.3 数学模型 |
48-50 |
|
4.3.1 热媒体区域 |
48-49 |
|
4.3.2 相变区域 |
49 |
|
4.3.3 翅片区域 |
49 |
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4.3.4 边界条件 |
49-50 |
|
4.3.5 初始条件 |
50 |
|
4.4 模拟结果及分析 |
50-54 |
|
4.4.1 模型及参数 |
50-51 |
|
4.4.2 模拟结果分析 |
51-54 |
|
4.5 翅片强化传热作用的模拟研究 |
54-62 |
|
4.5.1 模型及参数 |
54-55 |
|
4.5.2 模拟结果及分析 |
55-62 |
|
4.6 本章小结 |
62-64 |
|
第五章 总结与展望 |
64-66 |
|
5.1 研究总结 |
64-65 |
|
5.2 展望 |
65-66 |
|
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
66-67 |
|
参考文献 |
67-72 |
|
致谢 |
72 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.130692 |
