使用ANSYS Workbench對(duì)太陽能電池板吸熱分析

李安民

Heat Absorption By Solar Panels using ANSYS Workbench

Julian Lee

摘要：本分析使用ANSYS Workbench模擬了太陽能電池板在熱輻射作用下的吸熱過程，得到了太陽能電池板的溫度分布和熱流量。

關(guān)鍵字：仿真；熱分析；ANSYS Workbench；太陽能電池板

分析視頻教程將在2023年3月23日19:30在技術(shù)鄰進(jìn)行直播，歡迎前來觀看以及和作者討論。

本教程使用了ANSYS 2023和ANSYS2022，兩個(gè)版本在本教程范圍內(nèi)操作完全相同。

1.打開ANSYS Workbench，建立Steady State Thermal Analysis。

2.定義材料屬性，大多數(shù)太陽能電池板是用硅制成的，太陽能電池板的材料使用silicon，球的材料為structural steel作為熱源。

3.導(dǎo)入模型，模型如圖1所示

4.給幾何模型賦予屬性。

5.給小球賦予10000w/m2的internal heat generation，模擬生成熱的物體。在小球面和太陽能電池板的頂面定義surface to surface radiation，使熱量通過輻射從球面?zhèn)鬟f到太陽能電池板，emissivity設(shè)置為0.7。環(huán)境溫度使用默認(rèn)的22℃。

6.在輻射問題中，使用sub step有助于求解的收斂。在Details of Analysis Settings中打開自動(dòng)時(shí)間步長Auto Time Stepping，Define By設(shè)置為Substeps，初始時(shí)間步（Initial Substeps）、最小時(shí)間步（Minimum Substeps）和最大時(shí)間步（Maximum substeps）分別設(shè)置為25，10，100。

7. 使用線性網(wǎng)格劃分網(wǎng)格，進(jìn)行求解。顯示heat flux和太陽能電池板的溫度分布。

將Element Order調(diào)為線性Linear，板的上面尺寸設(shè)置為0.1m。為板添加MultiZone的劃分方法method，Src/Trg Selection選擇Manual Source，選擇版的上下面為Source，Sweep Element Size為0.035m，將板劃分為2層。給小球添加0.025m的網(wǎng)格尺寸。

添加Total Heat Flux，使用Vector顯示，由于下面的箭頭太小顯示不出來，因此將Proportional改為Uniform，使所有箭頭統(tǒng)一尺寸，便于觀看。添加上板的溫度，如下圖所示：

添加上板的Total Heat Flux，如下圖所示，熱流從中間向外側(cè)傳輸

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