热科学与技术

作者：颜健,田勇,谢欣旖,彭佑多

单位：湖南科技大学,湖南科技大学,湖南科技大学,湖南科技大学

关键词：聚光光伏系统,光伏电池组件,摆动射流冲击冷却,换热特性,努塞尔数,换热均匀性,

基金：国家自然科学基金(52105097)，湖南省自然科学基金(2020JJ5189)，湖南省教育厅科学研究项目(19C0794)。

针对均匀热流边界下聚光光伏电池的高效均匀冷却问题，基于动态化冷却思想，提出了一种新颖的摆动射流冲击冷却方式实现动态均匀控温。考虑到摆动射流冲击冷却的流动换热复杂性，本文仅从二维数值模型开展初步探索，详细分析了摆动频率f、雷诺数Re、靶面长度与槽缝宽度之比LT/D、冲击间距与靶面长度之比H/LT与最大摆动角α等关键参数对靶面努赛尔数分布与换热均匀性的影响，初步掌握了摆动射流冲击冷却特性。结果表明，靶面的周期时间努赛尔数Nut随着摆动频率f的增加而逐渐降低，而其换热均匀性则呈相反变化趋势；Nut随雷诺数的增大而线性增加，最优Re=12000时靶面平均Nut可达31.90，同时换热非均匀因子只有0.059，表现为优异的均匀冷却效果；随着最大摆动角α的增加，靶面Nut呈现为先降低后增加再降低的复杂非线性变化，而射流刚好扫到靶面的端点位置时并非最优换热效果；靶面上最大努赛尔数Nu的位置和数值均随时间变化，在射流与靶面垂直时Nu数值最大，而在倾斜射流冲击时Nu略有下降，相对传统射流冲击冷却，摆动射流冲击冷却更具有灵活性和动态适应性，能有效提升靶面的换热均匀性。

来源：2024年第6期

《热科学与技术》期刊编辑部

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