高效相变储能换热系统的实验研究和数值模拟的开题报告

高效相变储能换热系统的实验研究和数值模拟的开题报告一、研究背景及意义随着能源消耗和环境污染的日益加剧，可再生能源的开发和利用成为了当今社会发展过程中的一个热点问题。太阳能是一种清洁、可再生的能源，但由于其天气状况的限制，其应用范围相对较窄。因此，如何将太阳能转化为可储存的热能，以提高其利用率和经济效益，成为了研究的重要方向之一。相变储能是一种有效的太阳能储能方式，它利用物质相变释放或吸收热量进行热能储存，具有热量储存密度大、稳定可靠等优点。然而，由于相变材料的导热系数较低，传统相变储能系统换热效率较低，不能满足实际应用中的要求。因此，提高相变储能系统的换热效率，对于太阳能热能储存的开发和利用具有极其重要的意义。二、研究目标及方法本文旨在研究高效相变储能换热系统，在实验和数值模拟方面开展相关研究，并分析其换热机理和性能。具体研究目标如下：1.设计并制备高效相变储能换热系统，并对其进行热工性能测试；2.利用数值模拟软件对高效相变储能换热系统进行建模，并对换热效率进行优化；3.对高效相变储能换热系统的换热机理及性能进行分析，探讨其应用前景和发展方向。本研究将采用实验和数值模拟相结合的方法，从实验和理论两个方面进行研究。实验部分将包括：1.相变材料的筛选：筛选出适合高效相变储能换热系统的相变材料；2.高效相变储能换热系统的设计与制备：根据所选相变材料、热传导媒介的选择和系统要求等因素，设计出符合要求的高效相变储能换热系统，并进行制备；3.系统的热工性能测试：对已制备的高效相变储能换热系统进行实验室测试，包括稳定性、热量存储密度、换热效率等指标，以验证其性能。数值模拟部分将采用计算流体力学方法（CFD）和有限元分析法（FEA），建立高效相变储能换热系统的数学模型，并进行流动场和热场的模拟计算。在此基础上，对系统的换热效率进行优化，提高其性能。三、预期研究成果本研究将设计并制备一种高效相变储能换热系统，并对其进行性能测试。同时，采用数值模拟分析方法对系统进行分析，并提出优化方案，以提高系统的换热效率，为太阳能热能储存的实用化应用提供技术支撑。具体预期研究成果如下：1.设计制备出符合要求的高效相变储能换热系统；2.对系统的热工性能进行测试，分析其换热机理和性能；3.采用数值模拟方式分析系统的流动和热场，提出优化方案，以提高其效率；4.总结高效相变储能换热系统的研究现状，探讨其应用前景和发展方向。四、研究计划本研究计划按以下步骤进行：1.前期调研：对相变储能和太阳能热储存等领域的研究现状进行调研，确定研究方向和内容；2.相变材料的筛选：从常见相变材料中筛选出适合高效相变储能换热系统的相变材料；3.高效相变储能换热系统的设计与制备：根据所选相变材料、热传导媒介和系统要求等因素，设计出符合要求的高效相变储能换热系统，并进行制备；4.实验室测试：对已制备的高效相变储能换热系统进行实验室测试，包括稳定性、热量存储密度、换热效率等指标，以验证其性能；5.数值模拟建模：采用计算流体力学方法和有限元分析法，建立高效相变储能换热系统的模型；6.数值模拟优化：对高效相变储能换热系统的流动和热场进行数值模拟计算，提出优化方案，以提高系统的换热效率；7.成果总结：根据前期调研、实验和数值模拟的结果，总结高效相变储能换热系统的研究现状，探讨其应用前景和发展方向。五、参考文献1.孙立军,韩晓冬,肖波,等.相变储能技术发展现状及其在可再生能源中的应用[J].可再生能源,2013,31(5):466-470.2.王翔,刘京,王晓东,等.太阳能相变储能系统研究进展综述[J].可再生能源,2016,34(9):1-5.3.刘红瑜,谭艳波,吕新明,等.相变材料在太阳能热储存系统中的应用[J].热能动力工程,2014,29(1):138-142.4.何致远,梅志琴,张庆.远东高温相变储存技术在太阳能热利用中的研究[J].科技情报开发与经济,2016