吴双应，贾 丹，肖 兰，李友荣

(重庆大学 动力工程学院，重庆 400044)

0 引言

太阳能腔式吸热器是太阳能热利用系统中太阳辐射能向热能转换的关键部件，其性能和热效率的改善对提高整个系统的热电转换效率具有重要的意义。Paitoonsurikam 和 Lovegrove[1，2]在腔体壁温恒定的条件下研究了倾角、开口率和壁温等因素对圆柱形腔式吸热器内自然对流的影响。文献[3，4]对在定热流边界条件下开口向上的矩形腔内的传热特性进行了二维数值模拟;Goutam等[5]采用有限元法对开口矩形腔体分别在定热流和定壁温热边界条件下的腔体内的传热特性进行了二维数值模拟。Walid[6]对一侧全开的倾斜方形腔体在不同壁面处于定热流边界条件下的传热特性进行了实验研究。

现有文献对圆柱形腔式吸热器自然对流特性的研究大多是在腔体壁温恒定的热边界条件下进行的，然而采用实验的方法进行研究时所采用的热源大多为电加热方式，考虑到电加热的定热流特征，这就产生了实验研究与数值研究热边界条件的不一致性，从而造成两者研究结果的差异。再者根据太阳能辐射热流的特性，定热流的近似更符合实际[7～9]。另一方面，现有文献在数值模拟时大多忽略了工质变物性对自然对流的影响，特别是对高温腔式吸热器，这样的处理可能会造成数值模拟与实验结果不能很好地吻合。本文同样采用文献[1]中的圆柱形腔式吸热器为研究对象，对实际应用较多的开口朝下的吸热器腔体在均匀壁面热流边界条件下的自然对流特性进行三维数值模拟。……