平板微热管阵列-CPC太阳能空气集热器集热特性

对新型平板微热管阵列-复合抛物面太阳能空气集热器的结构、集热特性,包括时间常数、集热效率及阻力性能进行了理论分析和实验研究。通过实验研究和对集热器性能的分析,得出了该集热器的瞬时效率曲线和阻力特性曲线。研究结果表明,该集热器在春季的平均集热效率在53%左右,在风量60~320 m~3/h的工况下,阻力小于22 Pa。此外,在空气流量为260 m~3/h时,测得该集热器的时间常数约为16 min。     

玻璃真空管内插热管式集热器非稳态效率分析

本文针对玻璃真空管内插热管式太阳能集热器的结构特点,非稳态效率进行了研究.通过能量平衡分析和实验对比,对两种集热器的非稳态效率进行了分析研究,得出较为理想的非稳态效率方程.理论分析与实验结果表明:玻璃真空管内插热管式集热器与全玻璃真空管式集热器相比,热容小、启动快、防冻抗冻能力强,能承压、稳定、安全运行,具有较好的高温效率特性和保温特性,非稳态效率高出15%左右,为其在太阳能膜蒸馏系统上的应用研究奠定了基础.     

矩形管吸收体均匀聚光器光学性能

提出了一种具有矩形管吸收体的均匀聚光器(USC-RT),建立了USC-RT反射面的数学模型,并进行了求解验证。针对USC-RT的能量转换过程建立了光学模型,以一个集热面积为10 m~2的USC-RT为研究对象,基于SMARTS模型通过全年能量的模拟计算对该集热器的旋转角和倾角进行了优化分析。结果表明USC-RT的最佳旋转角为0°(沿南北方向放置),给出了USC-RT在不同调节方式下的最佳倾角和最佳光学效率。当USC-RT全年固定倾角、每个季度调整一次倾角以及每个月调整一次倾角时,不同纬度地区集热器平均获取的最佳年总光学效率分别为92.0%、96.8%和98.1%。USC-RT的最佳年总光学效率显著高于东西水平放置时的年总光学效率,且在高纬度地区也显著高于南北水平放置时的年总光学效率。     

智能窗用热致变色SiO2/VO2双层膜的制备与性能

分别采用VO_2单独烧成工艺以及VO_2与SiO_2共烧成工艺制备了SiO_2/VO_2热致变色涂层,研究了涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能。研究结果表明:SiO_2/VO_2涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能强烈地依赖于沉积工艺;其微观结构随SiO_2胶体的不同而略有不同,但热致变色性能和光学性能无显著差异;在热致变色性能无明显损失的情况下,采用VO_2单独烧成工艺制备的SiO_2/VO_2涂层的可见光透射性能得到了显著提升;双层膜样品具有良好的综合性能,其近红外光调控率为39.6%,太阳能转换效率为8.4%,25℃下可见光积分透射率与太阳能积分透射率分别为68.4%、72.0%。     

空间相机常用金属材料表面的BRDF特性

为保证空间相机热设计中表面辐射换热计算准确可靠,基于两种金属材料的光学常数,结合Monte Carlo射线跟踪法应用几何光学近似对其粗糙表面的双向反射分布函数(BRDF)进行了研究。分析了不同入射光波长、不同入射角度及不同表面粗糙度对金属铝和钛材料粗糙表面的BRDF的影响。结果表明,金属铝和钛材料粗糙表面的BRDF分布具有明显的镜反射特征,入射平面内的BRDF峰值随入射光波长增加而增大,在本文研究的波长范围内,钛表面的BRDF随入射光波长增大的增幅最高达到41.0%,远高于铝表面的8.7%。当表面粗糙度较大时,光子在粗糙表面内会经历多次散射,粗糙表面内多次散射光子数比例随着表面粗糙度的增大而增加,并且随着入射角度的增大具有增加的趋势。     

槽式太阳能聚光集热器光热效率实验研究

基于自行研究开发、呈东西轴布置的太阳能槽形抛物面聚光集热器,建立了评估其光热性能的实验台,对其光热特性进行了详细实验研究。实验结果表明聚光集热器效率较高。聚光器与全新集热器组成的太阳能槽形抛物面聚光集热器峰值效率达70%左右,聚光器结构性能较好,跟踪驱动系统精度较高;但部分集热器经过320℃以上的温度后快速老化,致使整个太阳能槽形抛物面聚光集热器的热性能逐渐下降。     

新型太阳能与燃气轮机联合循环互补系统集热场优化研究

新型太阳能与燃气轮机联合循环互补系统根据不同类型的太阳能集热装置的集热特性,实现其与燃气轮机联合循环系统的梯级互补,将太阳能直接蒸汽发生系统(DSG)与高压蒸汽蒸发过程耦合,同时将低压蒸汽的生成过程与热管式真空管集热器进行耦合。本文主要针对真空管集热场中集热器行间距及倾斜角等参数的优化问题,开展其对全年有效太阳热能及平均集热效率影响规律的研究。     

多曲面复合聚焦槽式太阳能集热器的研究

对一种多曲面复合聚焦槽式太阳能聚光集热器进行了理论与实验研究,介绍了其工作原理,对其重要的设计参数进行了计算和优化,给出了大致的取值范围.该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能.实验表明,装置在低温段运行效率在45%以上.在高温段(≥80℃)...     

集流器偏心对多翼离心风机性能及噪声的影响研究

风机进口处的流动状态对其性能具有直接影响。本文对某多翼离心风机提出一种进口集流器偏心安装的方法,来控制其进口流动,使其性能获得提升、噪声降低。通过数值寻优与实验寻优的相互验证,对不同工况下集流器偏心安装前后的风机性能、噪声及内部流场展开分析,并最后得出了集流器的合理偏心位置。结果表明:当偏心角θ=120°且偏距比ε=0.016时,偏心方向对应叶道内的流动分离减弱,叶轮出口气流速度增大,同时叶轮前盘和集流器间隙间的流量泄漏也相应减小。在风机运行工况范围内,该风机的风量最大增加3.5%,全压效率最大提高3%,噪声降幅最大达1.2dB.     

纳米流体直接吸收式太阳能中温集热与热损分析

提出并探讨了导热油基液纳米流体为集热介质的太阳能直接吸收式集热方法用于中温热利用。在室外工况下,采用理论聚光比为5.2的槽式聚光器,对导热油-CuO纳米流体直接吸收式中温集热特性开展了实验测试,并与镀膜真空管集热性能进行了对比分析。实验结果显示,该纳米流体直接吸收式集热器的最大瞬时效率达70%,在150℃以下工况时的集热效率要高于传统镀膜吸收真空集热管;而当集热温度升高至150℃以上,散热明显增大,集热效率降低。通过理论计算结合实验进行热损失分析,发现纳米流体直接吸收式集热过程中最大的热损失项为内管壁对外辐射散热,约占总热损失的55%~70%。     

热控涂层光学性能退化模型研究

在实验研究成果的基础上,给出了热控涂层在空间辐照作用下的退化模型,接着用渐变折射率的概念对复折射率材料热控涂层的光学性能进行了分析,得到了退化前后热控涂层光学性能变化的表达式,最后对热控涂层光学性能退化模型的应用进行了探讨. 关键词： 热控涂层 渐变折射率 辐照 退化     

太赫兹波探测光子晶体涂层覆盖目标的可行性

覆盖于高温目标表面的光子晶体红外涂层可实现对目标红外辐射的抑制,而太赫兹波所具有的强穿透特性使其对该类目标的探测成为可能。以相关文献中设计的光子晶体涂层为例,采用特征矩阵理论对0.3~3 THz频率范围内的太赫兹波在该类涂层中的传输特性进行理论计算和分析,重点研究了不同入射角度的太赫兹波在该类涂层中的传输特性。研究发现,上述太赫兹波段处于光子晶体的带隙之外,0.3~0.5 THz频率范围内的太赫兹波对该类红外涂层具有较强的穿透特性,其光谱透过率大于90%;而在2.4~3 THz范围内,其在涂层上具有较强的反射,且整个波段内的吸收率小于0.2%。当入射角小于60°时,其对太赫兹波的传输特性影响较小;进一步增大入射角,其透过率逐渐降低,而反射率逐渐增大。研究结果证明了利用太赫兹波进行涂层覆盖目标探测的可行性,有望利用太赫兹雷达探测弥补红外探测系统的不足。     

太阳能热声发动机的设计与性能仿真

太阳能聚焦集热器与热声发动机的结合能够成为一种新型的具有广阔应用前景的动力系统,本文建设完成了太阳能驱动热声发动机并对热声发动机性能进行了仿真研究.基于Simulink开发了双轴自动跟踪太阳能集热器的性能仿真程序,并基于自行测量的太阳辐射数据对聚焦式太阳能集热器的热力性能进行了仿真计算.利用太阳能集热器仿真程序的计算结果与热声仿真程序Deltae进行耦合计算,对已经建设完成的太阳能热声发动机的热力性能进行了仿真模拟.仿真结果对于后续实验工作提供了参考依据.     

槽式集热器聚光过程误差因素耦合研究

在实际运行过程中,槽式太阳能集热器的聚光过程可能受到太阳光入射角、安装误差、镜面误差和跟踪误差等各种实际因素的影响。本文用空间坐标变换的方法结合蒙特卡罗光线追踪法,分别计算出了各种实际因素单独存在时和多种实际因素耦合时的槽式集热器热流分布。结果显示,安装误差和跟踪误差使聚焦热流的不均匀性增大,镜面误差使聚焦热流的不均匀性减小;计算出的实际因素耦合热流分布,可以为槽式集热器光学性能和热性能的分析提供依据。     

槽式太阳能集热器热性能测定新方法实验研究

集热器是槽式太阳能热发电系统吸收传输高热流密度太阳辐射能的核心部件。针对传统测定方法的不足,本文提出了一种测定槽式太阳能集热器热性能的直接电流加热DCH法。该法根据金属导体的焦耳效应,将吸热器金属管作为负载电阻,借助大电流电源对吸热器通电加热,集热器达到热平衡后流过吸热器的电流和被测段两端电压的乘积为集热器在该吸热器与环境温差下的热损失。基于DCH法的实验系统结构简单、制造成本低、操作方便,比传统方法的测量速度提高了5倍以上。实验结果与文献对比表明该测量的实验数据不确定度低,热损失曲线质量较好,实验结果精度高,显示了DCH法的可行性和可靠性。     

基于场协同理论的热声回热器数值研究

热声回热器是热声热机的重要部件。基于Rayleigh准则,提出回热器内流固之间的对流换热强度是影响热声热机整体性能的重要因素。利用改进的数值模型,模拟了平行板叠内回热器的速度与温度分布特性,并分析了板叠内部对流换热及整机性能之间的对应关系。此外,基于强化对流传热的场协同理论,提出了4种新型结构的异型回热器,并分别对其换热性能与热声转换性能进行了对比分析研究:表明采用混合型回热器的热声热机具有更优越的工作性能,输出声功的压力振幅较普通结构回热器可提高2.8%。研究结果验证了热声回热器内部对流换热强度与热声热机性能呈正相关性,通过改良回热器结构可有效提高热声热机的热声转换性能。     

空间目标表面材料反射率的测量北大核心

介绍了双向反射分布函数测量空间目标表面材料热特参数的原理和方法,搭建了双向反射分布函数光谱特性和激光散射特性测量平台,对空间目标的几种典型热控涂层反射率进行了测量。测量结果表明,在入射角为0°时,SR107白漆涂层的反射率为0.785;OSR,F46和聚酰亚胺薄膜对532 nm激光的反射率均大于90%。     

表面微纳结构对光的透射性能影响分析北大核心CSCD

针对传统光学元件增透的方法中存在物理、化学性质的限制而导致热失配、稳定性不足等问题,提出了对光学表面直接加工圆球和圆锥形两种微纳结构的增透方式;构建了两种微结构模型并以0.38~0.9μm的入射光在不同入射角的条件下对二者进行数值仿真;分析了两种模型随波长与入射角变化的反射率、透射率和电场的变化情况,并对两种实验元件进行实验测试;结合两种微纳结构的仿真和实验数据结果进行对比,获得了两种微纳结构对光透射性能的影响情况。结果表明:入射光波长由小增大时,光学元件透射率增大,并随着波长继续增大透射率逐渐趋于稳定。可为表面微纳结构对光透射性能的影响研究,以及对微纳光学器件的优化设计、制造提供参考。     

表面微纳结构对光的透射性能影响分析

针对传统光学元件增透的方法中存在物理、化学性质的限制而导致热失配、稳定性不足等问题,提出了对光学表面直接加工圆球和圆锥形两种微纳结构的增透方式;构建了两种微结构模型并以0.38～0.9μm的入射光在不同入射角的条件下对二者进行数值仿真;分析了两种模型随波长与入射角变化的反射率、透射率和电场的变化情况,并对两种实验元件进行实验测试;结合两种微纳结构的仿真和实验数据结果进行对比,获得了两种微纳结构对光透射性能的影响情况。结果表明:入射光波长由小增大时,光学元件透射率增大,并随着波长继续增大透射率逐渐趋于稳定。可为表面微纳结构对光透射性能的影响研究,以及对微纳光学器件的优化设计、制造提供参考。     

反射内存网络集线器设计与研究

现有的星型反射内存网络集线器仍以高速数据选择器为核心器件构建,其实质还是将相连的节点组成环形拓扑结构的反射内存网络,并不是真正意义上的星型拓扑结构。针对这一问题,本文设计并实现了一种真正意义上的星型拓扑结构的反射内存网络集线器,并能够通过百兆以太网进行配置与实时监视数据传输过程中的性能指标。该集线器采用了FPGA配合8路高速串并/并串转换芯片的架构,实现了与集线器相连节点的星型拓扑结构,具有很好的并行处理能力,提高了网络数据映射速率。最后,通过实验验证了该集线器的稳定性、实时性与可靠性。