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)。隨著國家對光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)政策的陸續(xù)出臺和不斷完善，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

2、-傳熱-力學(xué)效應(yīng)耦合的復(fù)雜多物理場模型，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)測模型，克服了傳統(tǒng)數(shù)值計算方法需要求解復(fù)雜的控制方程，計算復(fù)雜性

3、高，計算時間長，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)測吸熱管中兩相對流換熱系數(shù)的方法，克服了實(shí)驗(yàn)方法周期長、成本高，數(shù)值計算方法時間成本高、計算復(fù)雜性高，尤其是經(jīng)驗(yàn)公式(Empirical correla