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太阳能电池玻璃基板对流辐射复合传热特性的数值模拟

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太阳能电池玻璃基板对流辐射复合传热特性的数值模拟

作者：杜晓光山东大学

学位级别：硕士

近年来太阳能薄膜电池的制造和应用得到了高速发展,其中铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、高吸收效率和转化效率等优点,受到了国际光伏界的广泛关注。铜铟镓硒（CIGS）光伏电池是以玻璃基板上的铜铟镓硒... 详细信息

近年来太阳能薄膜电池的制造和应用得到了高速发展,其中铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、高吸收效率和转化效率等优点,受到了国际光伏界的广泛关注。铜铟镓硒（CIGS）光伏电池是以玻璃基板上的铜铟镓硒为吸收层的高效薄膜太阳能电池,其CIGS （?）吸收层的制备工序需在热处理炉中进行,制备工序中对流辐射复合传热的过程关系到玻璃基板加热的均匀性、应力应变等重要问题。目前关于太阳能薄膜电池的研究主要集中在吸收层的化学制备及晶像分析上,而对炉内玻璃基板对流辐射受热的研究较少。本文通过数值模拟研究了扩散炉工作过程中炉内的流场、温度场分布及传热规律,分析了玻璃基板的受热情况与热流组成,进行了板件“热-结构”耦合的有限元应力应变模拟,发现最外侧板翘曲变形严重且与实际生产现象相符,最后提出改进措施并通过计算和实验进行了验证。通过数值模拟研究了热处理炉内的流场分布,对炉内玻璃板对流辐射复合加热的工况进行了非稳态数值计算,得到了加热阶段不同时刻炉内工件的温度场和热流量,发现炉内外侧板和内侧板的加热升温机理存在明显不同,其中最外侧基板以辐射加热为主,板的两面受热不均衡且有厚度方向的向温度梯度;靠内侧的基板以对流加热为主且受热均衡。分析了最外侧易翘曲玻璃基板的温差应力,判断出厚向温差应力是导致翘曲变形的主要因素。通过有限元模拟进行了玻璃板“热-结构”耦合应力应变计算。模拟得到的变形形状与变形量与实际生产现象相符,验证了板件热应力变形的分析判断。提出了采用低发射率玻璃代替石英舟原来采用的石英玻璃的改进方案,重新进行炉内对流辐射复合加热的数值模拟。结果证实改进后各玻璃板温度差异明显减少,最外侧板厚向温度梯度与厚向变形量明显变小,炉内加热均匀性得到明显提高,基本解决了板件翘曲变形的问题。针对数值计算中采用的非灰体辐射模型设计了对流辐射复合换热的烘箱进行石英玻璃与浮法玻璃的红外辐射加热实验,结果显示实验与模拟中被加热板的温升曲线基本一致,验证了采用数值研究结果的可靠性。

关键词：扩散炉数值模拟对流辐射翘曲变形

对流辐射转换传热技术在线材热处理炉上的应用

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冶金能源 1990年第4期9卷 27-28,31页

作者：江建国上海第二钢铁厂

多孔固体对流辐射转换传热技术,也叫传热变换体技术,是强化火焰炉窑传热以提高其热效率的一种节能技术。当前,应用推广的还不够普遍。本文介绍的是该项技术在线材热处理炉上的应用,从收到的效果来看,其经验具有较大的实用价值。

关键词：对流辐射转换传热线材热处理炉

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热辐射对气膜冷却叶片表面热负荷的影响

航空发动机 2023年第4期49卷 38-47页

作者：饶乐威王天壹连文磊南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了明确不同因素对叶片表面热负荷的影响规律,利用改进的WSGG模型,通过CFD数值仿真进行对流辐射耦合计算,探明高温燃气辐射传热对叶片表面热负荷的影响。结果表明:进口压力、温度、黑体辐射温度和壁面发射率对叶片表面热负荷均有一定影... 详细信息

为了明确不同因素对叶片表面热负荷的影响规律,利用改进的WSGG模型,通过CFD数值仿真进行对流辐射耦合计算,探明高温燃气辐射传热对叶片表面热负荷的影响。结果表明:进口压力、温度、黑体辐射温度和壁面发射率对叶片表面热负荷均有一定影响,在进口总温从1750 K升高到2150 K的过程中,叶片表面温度整体升高幅度为250~300 K,而黑体辐射温度对叶片表面温度的提升最高为40 K。在壁面发射率从0.3提高到0.8的过程中,叶片表面辐射热流密度随之增大,在吸力面和压力面局部区域辐射热流密度增大了1倍。壁面发射率和高温燃气进口温度对叶片表面的温度和热流作用相当均匀,进口压力和黑体辐射温度对叶片尾缘、前缘和压力面的热负荷影响远大于其他区域。在此基础上,提出了以进口总温、黑体辐射温度、余气系数和壁面发射率为自变量,以辐射换热热流密度为因变量的辐射换热的经验准则关系式,获得了该经验关系式的拟合结果,并对该拟合精度进行了计算,相对误差均小于5%。

关键词：热负荷对流辐射涡轮叶片数值模拟灰气体加权和模型经验准则关系式航空发动机

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模拟圆筒炉加装多孔介质的实验研究

北京化工学院学报 1990年第3期17卷 50-53页

作者：刘宪秋李守杰北京化工学院机械工程系

在模拟圆筒炉中进行了加装多孔介质和不加装多孔介质的对比实验,结果表明,多孔介质的对流-辐射能量转换效应强化了炉内的幅射传热,明显地提高了多孔介质上游侧的气体温度和降低了多孔介质下游侧的气体温度。

关键词：圆筒炉多孔介质对流辐射节能

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在综合换热作用下矩形直肋散热器换热特性

西安冶金建筑学院学报 1994年第1期26卷 48-53页

作者：李安桂吴业正西安冶金建筑学院环境工程系西安交通大学

给出了矩形直肋散热器有对流、辐射及导热同时存在的复杂换热问题的一种线性化解析方法。利用该方法，对含有辐射项的非线性微分方程进行了解析求解。分析了对流和辐射对肋效率的综合影响，得出了在综合换热作用下肋散热量的计算公式。

关键词：散热器肋片换热对流辐射

通风盘式汽车制动机构刹车过程多场耦合分析研究

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现代信息科技 2019年第9期3卷 142-144,147页

作者：毕厚煌柯国琴安宗权郭文举芜湖职业技术学院汽车工程学院

制动机构作为汽车整体结构组成中的一部分,具有十分重要的作用和使用价值。刹车制动时刹车片与制动盘之间接触摩擦行为消耗行驶中车辆的动能,而摩擦过程中生成的热量会对制动盘、刹车片的材料力学性能和车辆制动性能产生很大影响。本文... 详细信息

制动机构作为汽车整体结构组成中的一部分,具有十分重要的作用和使用价值。刹车制动时刹车片与制动盘之间接触摩擦行为消耗行驶中车辆的动能,而摩擦过程中生成的热量会对制动盘、刹车片的材料力学性能和车辆制动性能产生很大影响。本文通过在有限元分析软件ABAQUS中模拟汽车刹车制动过程,考虑摩擦面的表面对流和热辐射等因素,对制动盘分别作为刚体和柔性体两种状态下的制动过程进行热力耦合动态分析,为通风盘式制动机构的结构设计及对其性能量化评价,提供技术支撑和数据参考。

关键词：制动机构接触摩擦对流辐射热力耦合

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陕北地区庭院式窑洞热环境特征分析

中小企业管理与科技 2014年第11期 165-166页

作者：师丽付燕妮王改艳张艳萍榆林学院

文章通过对陕北地区庭院式窑洞热环境的分析,总结出庭院式窑洞的热过程特征,并提出了改善热环境的相关措施。

关键词：庭院式窑洞室内热环境对流辐射