塔式太陽能吸熱器特性研究.pdf

1、作為新能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)被認(rèn)為是一種具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)。隨著國(guó)家對(duì)光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策的陸續(xù)出臺(tái)和不斷完善，塔式太陽能技術(shù)將在清潔能源領(lǐng)域扮演舉足輕重的角色。吸熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，是塔式電站的核心部分，直接影響到整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟(jì)性。為理解吸熱器中所涉及的復(fù)雜物理機(jī)制，確保塔式太陽能電站安全、高效運(yùn)行，本文對(duì)吸熱器的熱特性進(jìn)行深入研究。
　　主要工作如下:
　　(1)建立了吸熱器流動(dòng)

2、-傳熱-力學(xué)效應(yīng)耦合的復(fù)雜多物理場(chǎng)模型，數(shù)值研究了管壁的溫度分布和熱應(yīng)力分布，熔鹽的溫度分布和流速分布，揭示了在不同風(fēng)速條件下熔鹽出口平均溫度和最高溫度、管壁最高溫度隨熔鹽進(jìn)口溫度和進(jìn)口流速的變化規(guī)律，以及管壁熱應(yīng)力和位移分布規(guī)律。
　　(2)建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Back-propagation neural network，BPNN)的吸熱器熔鹽溫度和管壁溫度預(yù)測(cè)模型，克服了傳統(tǒng)數(shù)值計(jì)算方法需要求解復(fù)雜的控制方程，計(jì)算復(fù)雜性

3、高，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，難以準(zhǔn)確給定初始條件、邊界條件、幾何條件、物性參數(shù)等弊端。數(shù)值研究結(jié)果證實(shí)了該方法具有預(yù)測(cè)精度高、魯棒性好、泛化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
　　(3)基于熱傳遞和(炯)傳遞理論，建立了吸熱器獲得最大有用能的最優(yōu)化模型，利用萬有引力(Gravitational search，GS)算法和模擬退火(Simulated annealing，SA)算法分別求解單根吸熱管以及整個(gè)吸熱器獲得最大能源利用效率的最優(yōu)化問題，獲得最優(yōu)運(yùn)行工況。

4、揭示了在管內(nèi)熔鹽最優(yōu)進(jìn)口溫度和流速下沿熔鹽流動(dòng)方向能量傳遞的數(shù)量和質(zhì)量的細(xì)節(jié)，為高效利用太陽能提供了科學(xué)依據(jù)。
　　(4)提出了基于傳熱反問題的利用有限溫度測(cè)量數(shù)據(jù)反演吸熱管外熱流分布的方法，克服難以直接測(cè)量管外熱流分布難題。通過建立目標(biāo)泛函將反問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)最優(yōu)化問題的求解，采用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)算法有效地求解該模型。數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明，該方法能夠利用有限的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確反演

5、管外熱流分布，為在實(shí)際應(yīng)用中獲取吸熱器表面熱流分布提供一種有效方法。
　　(5)提出一種利用最小二乘支持向量機(jī)(Least square support vector machine，LSSVM)和高斯過程回歸（Gaussian process regression，GPR）快速預(yù)測(cè)吸熱管中兩相對(duì)流換熱系數(shù)的方法，克服了實(shí)驗(yàn)方法周期長(zhǎng)、成本高，數(shù)值計(jì)算方法時(shí)間成本高、計(jì)算復(fù)雜性高，尤其是經(jīng)驗(yàn)公式(Empirical correla