Разработка математической модели концентратора высокотемпературной солнечной энергоустановки космического назначения

• Автор: Леонов, Виктор Витальевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений.

Список обозначений

Введение

Глава 1. Обзор литературы. Анализ существующих методик.

1.1. Тенденции в проектировании и создании солнечных энергоустановок

1.2. Основные принципы по троения высокотемпературных солнечных энергоустановок космического назначения

1.3. Зеркальные концентрирующие системы

1.4. Основные характеристики зеркальных концентрирующих систем

1.5. Характеристики отражнного излучения. Выбор основных расчтных величин.

1.5.1. Рассеяние излучения в среде

1.5.2. Рассеяние излучения на границе двух сред.
1.6. Основные методики определения распределения облучнности в системе концентраторпримник.
1.7. Выводы но 1й главе.
Глава 2. Разработка математических моделей.
2.1. Статистическое моделирование и методы МонтеКарло.
2.1.1. Генерирование случайных чисел
2.2. Геометрическая модель.
2.2.1. Параметры шероховатости.
2.2.2. Учт влияния шероховатости поверхности в задачах теплообмена
2.3. Модель излучения
Стр.
2.3.1. Генерация пучков излучения
2.3.2. Распространение пучков излучения
2.3.3. Взаимодействие пучков с поверхностью
2.4. Моделирование полей температуры.
2.5. Общий алгоритм моделирования радиационного теплообмена
2.6. Выводы по 2й главе.
Глава 3. Комплекс прикладных программ .
3.1. Общая функциональная структура КПП .
3.1.1. Программы подготовки данных
3.1.2. Программы основного вычислительного блока
3.1.3. Программы отображения результатов расчета
3.2. Верификация КПП
3.2.1. Угловые коэффициенты.
3.2.2. Индикатрисы отражения
3.2.3. Радиационный теплообмен
3.2.4. Кондуктивный теплообмен
3.3. Выводы по 3й главе
Глава 4. Исследование зеркальных концентрирующих систем.
4.1. Индикатриса отражения
4.1.1. Малые неровности шероховатость.
4.1.2. Глубокие полости.
4.2. Исследование радиационных характеристик СКП
4.2.1. Плотность потока сконцентрированного излучения.
4.2.2. Поле температур.
4.2.3. Геометрический КПД СКП
4.2.4. Энергетический КПД СКП
4.2.5. Доконцентраторы.
Заключение и общие выводы.
Список литературы


Для достижения этой цели в рамках диссертационной работы были поставлены и решены следующие задачи. Разработка математической модели, позволяющую исследовать распределение радиационных тепловых потоков в ЗКС различной конфигурации с учётом влияния возможных погрешностей рабочей поверхности. Разработка алгоритмов и программного комплекса, реализующего разрабатываемую математическую модель. Проведение верификации разрабатываемой математической, модели и программного комплекса на тестовых задачах. Исследование влияния погрешностей рабочей поверхности зеркала- на оптические и энергетические характеристики СКП, работающей в составе ВТСЭУ. Для решения поставленных задач, были выбраны следующие методы исследования. Для исследования распределения радиационных тепловых потоков использованы методы математического моделирования, построенные на принципах статистического моделирования- с использованием методов Монте-Карло. В результате решения поставленных задач были получены следующие основные результаты, которые выносятся на защиту. Математическая модель распределения радиационных тепловых потоков в ЗКС с учётом влияния возможных погрешностей, характерных для-рабочих поверхностей. Комплекс прикладных программ «Тгасег», реализующий разработанную математическую модель (Свидетельство о государственной регистрации пршраммы для ЭВМ № от ). Результаты анализа влияния погрешностей рабочих поверхностей на энергетические характеристики СКП, работающей в составе ВТСЭУ. ЗКС. Комплекс прикладных программ, реализующий эту модель, даёт возможность рассмотреть большое число вариантов конструкции и компоновки ВТСЭУ на ранних стадиях проектирования, что приведёт к созданию рациональной конструкции при обеспечении максимальной* энергетической и массовой эффективности и снижению материальных затрат на её отработку. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Общероссийском форуме «Использование космоса в мирных целях» (Москва, ), VI Международной научной* конференции «Ракетно-космическая техника» (Москва, ), ХХХП - XXXV Академических чтениях по космонавтике (Москва, -), Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, ), II Международной научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии», посвящённой -летию со дня рождения академика В. Н. Челомея, (Реутов-Москва, ), Международной научной конференции UKSEDS (Гилфорд, ; Манчестер, ), Международном научном семинаре «Разработка космических систем: взгляд из EPFL и МГТУ», (Лозанна, -), XVII Школе-семинаре молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А. РАН А. И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в новых энергетических технологиях» (Звенигород, ). Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах. Леонов В. В. Перспективы использования солнечных электростанций для освоения Луны //Актуальные проблемы российской космонавтики: Труды XXXII Академических чтений по космонавтике. М:, . С. 5-7. Леонов В. В. Проектирование и расчёт характеристик крупногабаритных концентраторов солнечной энергии высокотемпературных солнечных энергоустановок космического назначения // Будущее машиностроения России: Сборник трудов Всероссийской, конференции молодых учённых и специалистов. М., . С. 0-1. Леонов В. В. Проектирование и расчёт характеристик концентраторов высокотемпературных солнечных энергоустановок космического назначения' // Актуальные проблемы российской космонавтики: Труды ХХХГП Академических чтений по космонавтике. М., . С. 0-2. Леонов В. В: Статистическое моделирование процесса теплообмена излучением в системе концентратор-приёмник солнечной энергии // Актуальные проблемы фундаментальных наук: Сборник трудов. М., . С. -. Леонов В:В. Моделирование процесса теплообмена излучением в системе концентратор-приёмник солнечной энергии // Аэрокосмические технологии: Научные материалы II международной научно-технической конференции, посвящённой -летию со дня рождения академика В;Н. Челомея М. С. 8-9. Леонов В.