研究目的
开发并验证一种用于纳米流体直接吸收式太阳能集热器的多相CFD模型，并进行参数分析以优化集热器效率，包括热磁对流的研究。
研究成果
所开发的多相CFD模型能有效模拟直吸式太阳能集热器，结果表明与传导工况相比，对流加热可使效率提升高达6%，而热磁对流能将效率提高30%。该模型确定了纳米颗粒浓度和尺寸的最优参数，为定制化纳米流体以提升太阳能采集效率提供了工具。
研究不足
该模型依赖于诸如消光系数恒定波长近似等简化假设，可能导致偏差。热阻和颗粒尺寸估算中的实验不确定性也会影响准确性。研究仅限于特定纳米流体和集热器几何结构，实际应用可能涉及未涵盖的额外复杂因素。
1：实验设计与方法选择：
采用欧拉-欧拉多相CFD模型模拟含纳米流体的直接吸收式太阳能集热器中的传热与流体动力学过程。该模型整合了热辐射吸收、布朗力、稀薄效应、自然对流和热磁对流等物理机制。
2：样本选择与数据来源：
通过两组实验数据验证模型——一组采用Liu等人（2015）研究的石墨烯纳米颗粒离子液体纳米流体，另一组为实验室自制的炭黑纳米颗粒水基纳米流体实验。
3：实验设备与材料清单：
设备包含K型与T型热电偶、超声波清洗机（Branson 3510）、光学显微镜、静态光散射仪（Fritsch Analysette 22）、卤素灯（OSRAM Haloline 400W）及计算软件（STAR-CCM+）。材料包括多种纳米颗粒（如石墨烯、炭黑、锰锌铁氧体）与基础流体（如水、离子液体）配制的纳米流体。
4：0）、光学显微镜、静态光散射仪（Fritsch Analysette 22）、卤素灯（OSRAM Haloline 400W）及计算软件（STAR-CCM+）。材料包括多种纳米颗粒（如石墨烯、炭黑、锰锌铁氧体）与基础流体（如水、离子液体）配制的纳米流体。 实验流程与操作规范：
4. 实验流程与操作规范：使用STAR-CCM+进行特定网格尺寸和时间步长的模拟，边界条件设置压力与热参数，变量包括集热器朝向、纳米颗粒浓度/粒径及磁场施加情况。
5：数据分析方法：
通过对比温度分布曲线、采用公式(8)计算效率值，以及与实验结果的统计学比对来验证模型准确性。
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获取完整内容-
CFD software
STAR-CCM+ 12.02.011
Siemens
Numerical simulation and discretization of the model
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thermocouple
K-type
Temperature measurement in the experimental setup
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thermocouple
T-type
Omega
Temperature control in the in-house experiment
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ultrasound bath
Branson 3510
Branson
Dispersion of nanoparticles in the nanofluid
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static light scattering device
Analysette 22
Fritsch
Analysis of nanoparticle granulometry
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halogen lamp
Haloline 400 W
OSRAM
Providing radiant heat in the in-house experiment
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