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摘要
针对传统的直接吸收式太阳能集热器均采用从上方阳光直接照射的吸热模式，流体的传热效率受浮力影响而较为低下，本文通过FLUENT软件进行模拟仿真，对不同光照角度对直接吸收式集热器内纳米流体的传热影响进行了分析，找出适合提高流体传热效率的方位和角度。FLUENT仿真分析以圆柱体双层真空玻璃管为载体，把石墨烯纳米流体介质作为集热管的工作液，采用浮力驱动模型研究了太阳照射角度分别从上方和下方(0°、15°和30°)照射对集热器内流体传热的影响。发现浮力驱动流动理论在不同角度的热负荷下也是成立的，从上方照射时，管内热流体发生掺混不明显，从下方照射时流体掺混更明显，热量分布更均匀，可以产生更好的传热效果。从上方照射时，不同角度照射流体温度分布相差小于0.5 K,比下方照射时(0.914 K)变化小，15°照射时截面平均温度达到最高299.526 K;通过反射镜使阳光从下方照射时，当0°入射(即底部垂直入射),截面平均温度最高达301.534 K,随着照射角度的增大流体温度逐渐下降。下方不同入射角度导致的流体平均温度301.100 K大于从上方照射299.322 K。总体看来，在相同时间不同角度照射下，下方照射时流体的光热吸收效果比上方照射时好，不同入射角度导致的流体平均温度均大于从上方照射。该对比结果有助于对直接吸收式集热器进行结构改进从而提高集热效率，模拟结果可以在后期太阳能集热器集热实验中进行验证。
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