超临界二氧化碳太阳能接收器流动-传热-应力应变分析

来源：动力工程学报杂志2026年第4期北京时间：

作者：马党, 王肖禾, 杨爽, 沈鑫, 祝鑫杰,

摘要：超临界二氧化碳动力循环在高温条件下运行时具备性能优势,且与塔式太阳能集热有很好的温度匹配。太阳能接收器在高温条件下工作时的传热和机械性能直接影响系统运行的安全性。为此,利用ANSYS Fluent和Mechanical软件对太阳能接收器的热力-机械性能开展研究。首先,分析了热流密度分布对集热管排热力-机械性能的影响。其次,将圆管排中性能较差的管替换为强化管,并对不同类型的管排进行整体性能分析。最后,研究了不同替换方案对管排性能的影响。结果表明:相较于圆管排,内螺纹管排的总熵产降低11.5%,总体热损失降低4.5%,替换后6号和12号管的等效应力降低14.9%;5-6-7-11-12-13管排的综合性能最优,相较于圆管排其总熵产降低44.7%,总体热损失降低25.2%,并且等效应力最大值低于圆管排;本研究为太阳能腔式接收器的设计和优化提供了理论依据。

关键词：超临界二氧化碳,太阳能接收器,非均匀热流,应力应变,传热特性,