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太阳池形成机理的数值模拟与实验研究

李志强  
【摘要】: 本文在双扩散对流理论基础上对太阳池形成机理进行了研究。 文章中给出了山东寿光地区的大气温度函数、土壤温度函数和盐水的物性参数,从理论上得出了盐水对太阳辐射能吸收原理。重点分析了浊度和池底反射率对盐水池热性能的影响及盐水池的稳定性。 基于对盐水热物性的分析,本文建立了盐水池物理模型。在数学模拟方面,建立了盐水池的控制方程,给定了初始、边界条件;对空气温度、太阳辐射、蒸发等做了合理的简化;应用FLUENT软件对二维模型下盐水池内的密度梯度、温度场分布等进行了模拟。模拟结果显示,不同浓度的盐水池在日照条件下将不形成沿深度方向的密度梯度。 在实验方面,本文完成了盐水池实验装置的搭建,不同浓度的盐水配比等一系列工作。在不同季节对盐水池温度和浓度进行了数据采集。对室内和室外盐水池的测量结果分析可得,不同浓度的盐水池不能形成沿深度方向的密度梯度,与模拟计算结果一致;当在盐水池表面添加2cm淡水,形成了浓度梯度,盐水池变为太阳池。忽略外界条件的干扰(如风对池表面吹拂扰动等),分层的液体由分子运动扩散而达到平衡需要较长时间。 本文主要从实验结果和数值模拟计算结果两个方面进行了对比分析,对于温度场和浓度场的分布、各典型参数的影响等重要问题均有相应结论。


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