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BIPV/T系統優化中氣流和傳熱預測的湍流模型的評價

作者:陳講運清潔能源

與光伏熱系統內建的無玻璃蒸發太陽能集熱器(UTCs)中的氣流模式和對流傳熱機制對其性能至關重要。計算流體動力學(CFD)模拟可以成為設計和分析這些混合建築內建太陽能系統的一個有價值的工具,而CFD方法和湍流模型的最新進展為提高預測精度提供了巨大的潛力。本研究進行了三維穩态雷諾平均Navier-Stokes(RANS)CFD模拟,并評估了五種湍流閉合模型的性能,在精度和計算成本方面可能适用于utc的模組化。這些模型包括四個雙方程模型(标準k-ε、重正化群方法k-ε、可實作的k-ε和剪切應力輸運k-ω)和一個雷諾應力模型。編譯 陳講運

考慮了自由流接近流動條件下的平面UTC和平面壁射流條件下的波紋UTC。将預測的空氣速度、氣溫和湍流動能與文獻中的實驗資料以及在太陽模拟器中使用專門設計的全尺度實驗裝置獲得的實驗資料進行了比較。結果表明,與其他模型相比,雖然雷諾應力模型可以以更高的計算成本提供更詳細的流量特征,但它并不一定能獲得更好的性能。在雙方程模型中,重整化組方法k-ε在兩種情況下都具有最好的整體性能,而标準k-ε和剪切應力輸運k-ω模型也可以提供可接受的預測精度。使用本研究中開發的CFD模型,研究了在相同覆寫範圍内的UTC中有兩個PV面闆安排的BIPV/T系統。研究發現,對于所考慮的情況,BIPV/T系統內建了UTCs,可使電氣效率提高1.2%。

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