[發明專利]一種太陽能吸熱管溫度場分析建模方法

有效

• 申請號: 201811333580.0
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109376450B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張秉磊;段洋;張亞偉
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

1.一種太陽能吸熱管溫度場分析建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)執行溫度場分析建模前處理工作，獲取吸熱管的網格模型；

(2)確定太陽能吸熱管溫度場，分析有限元模型的邊界條件，并對邊界條件進行修正；

(3)完成太陽能吸熱管溫度場有限元模型創建；

其中步驟(2)中，修正邊界條件具體內容包括：

(2a)擬合熱流密度曲線并考慮余弦效應進行修正，步驟(2a)的內容包括：

(A)獲取吸熱管材料表面熱流密度，并制定熱流密度數據表；

(B)根據熱流密度數據表，基于最小二乘法對太陽能吸熱管迎光面軸向的散點熱流密度進行曲線擬合，獲得擬合的熱流密度多項式，形成熱流密度-軸向坐標為參數的二維高次曲線，所述熱流密度多項式為四次熱流密度多項式；所述四次熱流密度多項式獲取步驟包括：

根據獲得的所述熱流密度數據表中所述熱流密度的數據，通過最小二乘法擬合熱流密度多項式；其中以P表示擬合的所述熱流密度多項式；其中最小二乘法以取誤差平方的最小值體現：

其多元極值的必要條件為：

使用矩陣的方法獲得擬合的所述熱流密度多項式P中各系數(a₀、a₁……a_n)，其中矩陣方法表示如下：

通過矩陣形式求得擬合的所述熱流密度多項式中各系數，得到所述四次熱流密度多項式為：

P＝a₄z⁴+a₃z³+a₂z²+a₁z+a₀

其中，z為坐標系坐標；

(C)確立余弦效應修正因子，修正擬合熱流密度多項式；

所述余弦效應修正因子的確立方式為：設定吸熱管上的太陽直射點其余弦修正因子為1，吸熱管上的接受照射位置最邊緣處，其余弦修正因子為0，創建坐標系；吸熱管周向位置與太陽光直射方向的夾角為α，余弦修正因子cosα為：

其中x為吸熱管坐標系的坐標、r為吸熱管圓管外半徑；

(2b)采用分區的方法添加直管內、外壁的熱對流載荷；

(2c)基于表面效應單元的方法添加擬合修正后的熱對流載荷。

2.如權利要求1所述的分析建模方法，其特征在于，步驟(1)中所述前處理工作包括對吸熱管進行網格分化。

3.如權利要求1所述的分析建模方法，其特征在于，步驟(1)中獲取所述吸熱管的網絡模型后還包括完成對吸熱管材料屬性添加以及采樣節點集建立。

4.如權利要求1所述的分析建模方法，其特征在于，在步驟(2)中修正邊界條件包括對熱對流載荷的施加，所述熱對流載荷的施加內容包括對太陽能吸熱管內壁熱流密度和對流載荷的添加以及對吸熱管外壁熱流密度和對流載荷的添加兩方面。

5.如權利要求4所述的分析建模方法，其特征在于，對所述太陽能吸熱管內壁對流載荷的添加采用分區法，將所述太陽能吸熱管內壁沿圓周劃分為等間距區域，并以節點的方式進行對流換熱系數的添加。

6.如權利要求4所述的分析建模方法，其特征在于，對所述太陽能吸熱管外壁熱流密度以表面效應單元添加的情況下，對流載荷的添加以實體單元的形式進行添加。