超临界二氧化碳在套管内流动换热的实验研究和数值模拟的开题报告一、选题背景和意义：随着能源危机和环境问题的日益凸显，人类对大量的化石燃料的依赖面临着巨大的挑战。因此，可再生能源的开发和利用成为了关键的发展方向。太阳能、风能等可再生能源的开发离不开高效的能源储存技术，其中超临界二氧化碳被认为是一种较为理想的能源储存介质。超临界二氧化碳具有密度大、比热容小、热导率低、黏度小等诸多优点，可以在较低的体积和质量下储存大量的能量。在超临界二氧化碳储能系统中，流动换热是一个重要的问题。套管作为传热器的一种，广泛运用于许多领域，如化工、制冷、空调等。然而，在超临界二氧化碳的应用中，套管内流动换热需要考虑介质的超临界状态和特殊的传热特性，这为传热器的设计和优化带来了新的挑战。因此，对超临界二氧化碳在套管内流动换热的实验研究和数值模拟必不可少。二、研究内容和方法：本论文将围绕超临界二氧化碳在套管内流动换热展开实验研究和数值模拟。具体研究内容如下：1.构建超临界二氧化碳在套管内的流动换热实验装置，并进行实验研究。2.建立超临界二氧化碳在套管内流动换热的数学模型，通过计算流体力学（CFD）方法进行数值模拟。3.将实验结果和数值模拟结果进行对比分析，验证数值模型的准确性和可信度。4.探究影响超临界二氧化碳在套管内流动换热的主要因素，并对传热器的设计和优化提出建议。研究方法主要包括实验研究和数值模拟两种。实验研究采用自主构建的套管内流动换热实验装置，通过控制进口流速和温度、套管壁温度等参数，获得超临界二氧化碳在不同工况下的流动换热数据。数值模拟则采用计算流体力学（CFD）方法，建立超临界二氧化碳在套管内的数学模型，模拟与实验相应参数下的流动换热过程并进行结果分析。三、研究预期成果：1.建立超临界二氧化碳在套管内流动换热的实验方法与技术路线，为类似问题的研究提供参考。2.建立可靠的超临界二氧化碳在套管内流动换热的数学模型，并通过数值模拟进行验证。3.探究超临界二氧化碳在套管内流动换热的主要因素，并提出传热器的设计和优化建议。4.提高超临界二氧化碳在储能系统中的利用效率，促进可再生能源的发展和利用。四、研究进度计划：本论文的研究计划分为以下几步：1.按照设计方案完成套管内流动换热实验装置的自主构建和调试，获得相应数据。2.构建超临界二氧化碳在套管内的数学模型，采用CFD方法进行数值模拟。3.对比实验数据和数值模拟结果，验证模型可靠度，并探究影响超临界二氧化碳在套管内流动换热的主要因素。4.根据研究结果提出传热器的设计和优化建议，完善论文内容，准备论文答辩。预计完成时间为12个月。