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太阳能是一种清洁的可再生能源,将太阳能转换为电能以满足国民经济发展对电能的需求是国内外学者长期研究的热点。利用轻柔索网结构反射面作为太阳能反射器,利用新型轻便灵巧的热电转换装置将大幅降低传统碟式聚光太阳能光热发电系统的成本,有利于太阳能光热发电的推广应用。本文设计并比较分析了两种新型旋转运动热电转换装置,并针对热电转换装置进行了流体动力学仿真分析,最终设计了其初步装配和连接方案。具体包括: 1.阅读了国内外关于现有热电转换形式的文献资料,分析总结了其各自的优点和不足。介绍了碟式热电系统的应用现状。 2.介绍了新型热电转换系统的特点,提出并分析比较了两种新型热电转换装置方案,介绍了其工作原理。通过计算明确了热电转换装置设计需要满足的基本要求。并通过阅读资料研究了流场中刚体运动问题的思路方法。最后简要介绍了计算流体动力学的数学原理和软件工具。 3.研究了包含移动变形区域流场的求解方法,选择动网格模型为本文研究方法。建立了热电转换装置的流体计算域模型并进行了网格划分。通过 FLUENT软件校验了网格质量并做了腔内高压气体推动叶轮运动的仿真分析,证明了排气推动叶轮运动设想的可行性。 4.编写用户自定义函数提取了叶轮运动过程的数据。研究了转动惯量、负载力矩、反射器俯仰角和热电转换装置自身尺寸等因素对叶轮运动特性的影响,并结合运动学和动力学原理对其影响结果做出了解释和证明。在适当选取各参数的基础上进行了叶轮连续运动的仿真,验证了热电转换装置工作原理的正确性。 5.根据计算和仿真分析结果针对特定尺寸的反射面设计了与之对应的热电转换装置的具体尺寸。并分析确定了主要部件具体材料和连接方式,对连接方式在高温工况下可能遇到的应力松弛问题做了探讨。 最终论证了新型热电转换装置的技术可行性,本文工作对聚光太阳能热电转换的推广应用有一定促进作用。