哈尔滨工业大学威海本科中期检查报告课件Word格式文档下载.docx

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1201303

姓名

120130115巩向涛

院（系）

汽车工程学院

导师

王富强

报告时间

2016/4/20

1．论文工作是否按开题报告预定的内容及进度安排进行

当时开题时的进度安排如下：

第一周到第四周：

了解抛物面槽式太阳能集热器的工作原理，纳米流体的性质，各种强化换热管的机理以及查阅课题相关资料并写好开题报告；

第五周到第八周：

整理文献，分析当前研究现状，学习ANSYSfluent等相关商业软件进行初步数值模拟研究；

第九周到第十二周：

根据初步数值模拟研究得出的结果进行进一步深入研究，研究使用不同的纳米流体的强化换热特性以及不同的强化换热管的特性；

第十三周到第十七周：

根据研究的结果分析，必要时进行补充研究和实验；

第十八周：

整理有关设计资料、毕业设计总结，完成毕业论文，并为答辩做准备；

目前已经是第九周，完成情况顺利，已经按照开题报告预定的内容完成，部分研究任务超前。

2．目前已完成的研究工作及结果

在开题答辩之后，一直在思考如何将强化换热管应用在槽式太阳能热发电领域，经历了扰流长柱——扰流短柱——单边扰流短柱的几何优化过程，如图所示为我所要研究的抛物面槽式太阳能吸热系统的示意图。

太阳光经过槽式聚光系统聚集并反射后，照射到金属圆管太阳能吸热器外表面下半段。

金属圆管太阳能吸热器吸热管外表面的下半段受到高汇聚热流密度的照射，而金属圆管太阳能吸热管外表面上半段为非汇聚的低太阳能热流密度的照射。

因此，金属圆管太阳能吸热器外表面的热流密度场分布是高度非均匀的，金属圆管太阳能吸热器容易承受高的温度梯度，并引发热变形及金属管壁的失效。

由于金属圆管与玻璃罩之间的巨大热变形差异，容易引起玻璃罩破裂。

鉴于此，我在开题和中期之间思考了如何解决这一问题，提出一种可以强化传热的内置扰流柱群的管式太阳能吸热器，采用有目的性地内置扰流柱群，在热流密度大的流动区域增加扰流，破坏流动边界层，从而起到强化换热和均匀化温度场的目的，进一步地可以减小热应变，提高换热器的可靠性，它的示意图如下所示。

除此之外，我还学习了不少网格划分的方式，并将其应用到自己的毕设课题中去，比如O型网格的划分技术，周期网格的制作，结构网格和非结构网格的融合技术，画出来的网格质量很高，如下图所示：

在我所做的算例中，首先是进行网格无关性验证，验证的结果如图所示：

提出的一种可以强化传热的内置扰流柱群的管式太阳能吸热器，采用有目的地在流动通道内置放扰流柱群替带传统抛物槽式太阳能聚光系统中的圆管以实现强化传热目的。

经过聚光器反射，高能量密度的太阳光照射在吸热管底部，产生较大热流密度，将扰流柱群分布在热流密度较大的吸热管底部，可以在热流密度大的流动区域增加扰流，破坏流动边界层，强化底部换热，更进一步均匀化温度场。

研究了在高雷诺数区和低雷诺数区光管和扰流管的换热情况：

在Re=25000时，光管的数据是

Area-WeightedAverageTotalSurfaceHeatFlux=14552.549（w/m2）

Volume-WeightedAverageStaticTemperatureTfluid=302.52817（k）；

Ttube=336.27689（k）

流动方向均布20组扰流组的数据是

Area-WeightedAverageTotalSurfaceHeatFlux=14448.042（w/m2）

Volume-WeightedAverageStaticTemperature

Tfluid=302.60333（k）；

Ttube=337.25476（k）其中Tzhiguan=337.51703（k）；

Traoliu=333.29477（k）；

可以看出在扰流区的管子温度有显著下降（强化换热）但是沿着流动方向，扰流柱的存在弱化了下游区的换热（直管段），猜想是扰流短柱群的存在增加了流动下游的阻力。

它的温度分布云图是

在Re=5860时，光管的数据是

Area-WeightedAverageTotalSurfaceHeatFlux=14552.732（w/m2）

Tfluid=312.40649（k）；

Ttube=374.06592（k）

Area-WeightedAverageTotalSurfaceHeatFlux=14447.985（w/m2）

Tfluid=312.5835（k）；

Ttube=372.8508（k）

其中Tzhiguan=373.43365（k）；

Traoliu=364.04877（k）；

可以看出在低雷诺数下扰流区的管子温度有显著下降（强化换热），直管段的管子平均温度也有所下降

通过总结，得出了换热规律如下图所示：

论文完成工作总体来说十分顺利。

3．后期拟完成的研究工作及进度安排

（1）拟完成的研究工作：

1.从流动角度分析研究高雷诺数下换热性能降低，低雷诺数下换热性能升高的机理，利用更多的算例找到其中的规律。

2.Multi-objectiveoptimization：

建立更多的算例，控制变量，主要变量是雷诺数，扰流短柱的高度，扰流短柱的半径，以及扰流短柱在圆周方向上的分布情况等等，得到最优化的模型，即强化换热效果最好时的工况和模型。

（2）进度安排：

根据前期数值模拟研究得出的结果进行进一步深入研究，研究使用不同的几何参数下换热管的强化换热特性以及不同的雷诺数下对应的特性；

4．存在的困难与问题

（1）数值模拟过程中网格的生成和计算机的配置，有时候一个算例的计算过程达到20小时之久，没有实验数据支撑，部分结论并不十分可靠

（2）对于计算机的配置低的问题，可以采用更高质量的网格弥补，对于没有实验数据的困难，考虑后期搭建试验台，或者利用他人论文中的实验数据进行对比验证。

5．如期完成全部论文工作的可能性

论文工作进展顺利，可以如期地完成论文工作。

中期报告检查组意见：

（以下空4~6行文字）

组长（签字）：

年月日