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基于热电转换与热催化氧化的新型动力空气净化头盔设计与性能分析
Design and performance analysis of a novel power-air-purification helmet based on thermoelectric conversion and thermal catalytic oxidation
Wei Weia · Chengwen Yanga · Guoyu Zhang · Jie Jib 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.346
摘要 随着城市空气污染日益加剧，骑行者暴露于挥发性有机化合物（VOCs）和氮氧化物（NOx）等有害物质中，影响其呼吸系统健康。同时，城市交通环境存在诸多安全隐患，对骑行者构成重大安全风险。为解决上述问题，本文提出一种基于热电转换与热催化氧化的新型动力空气净化头盔。首先，采用计算流体动力学（CFD）模拟方法，分析了进气口曲率对头盔内部流速及出风口风速的影响。当进气口曲率从15°变化至60°，在进气风速为60 km/h条件下，对应的平均出口气流速度分别为59.4 km/h、57.2 km/h、60....
解读: 该热电转换与热催化氧化技术对阳光电源储能及电动车充电业务具有启发价值。其热电转换效率优化思路可应用于ST系列PCS的热管理系统,通过回收功率器件废热提升系统能效。热催化氧化的温度场控制技术可借鉴至GaN/SiC器件的热仿真优化,改善功率密度与转换效率。此外,该自供能净化方案为充电桩站点的环境监测模块...
通过耦合CFD与降阶热阻网络模型对热管理与阻隔一体化结构的建模与优化
Modelling and optimization of a thermal management and barrier integration structure by coupling CFD and reduced-order thermal resistance network
Yongxi Wu · Anthony Chun Yin Yuen · Chongmao Mo · Xinyan Huang · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343
摘要 锂离子电池系统的热管理性能及热失控传播（TRP）特性是评估电池安全性的关键因素。本研究提出一种新型热管理与阻隔一体化结构（TMBIS），该结构集成相变材料（PCM）与阻燃（FR）隔热材料，旨在同时实现有效的热管理并抑制锂离子电池模组内的热失控传播。通过将降阶集总参数热阻网络（TRN）模型与计算流体动力学（CFD）模型相耦合，采用多尺度仿真方法，研究了热失控传播的动力学过程，阐明了该结构的保护机制并对其参数进行了优化。结果表明，在PCM与FR层的厚度比和导热系数比分别为0.8和0.5时，相较...
解读: 该热管理与热障一体化结构(TMBIS)技术对阳光电源ST系列储能系统及PowerTitan产品具有重要应用价值。通过相变材料与阻燃材料的集成设计,可显著提升电池模组热失控防护能力,将热蔓延时间延长5-6倍。其CFD与热阻网络耦合的多尺度仿真方法,可直接应用于阳光电源储能PCS的电池热管理系统优化设计...
基于耦合CFD致动盘与叶素理论的导流罩风力机性能分析
Performance analysis of diffuser-augmented wind turbines through a CFD-based actuator disk method coupled with a Blade-Element approach
R.Bontemp · M.Mann · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.342
摘要 由于导流罩增强型风力机具有提高功率输出的潜力，甚至可能超过贝茨-儒科夫斯基极限，因此正受到越来越多的关注，尤其适用于小规模应用。然而，目前仍缺乏针对此类装置的快速且可靠的分析方法，这在一定程度上阻碍了其广泛应用。本文首次将一种嵌入计算流体力学（CFD）代码中的耦合致动盘/叶素理论模型应用于导流罩增强型风力机的分析，并对所提出的方法进行了全面验证。流场通过雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）求解器获得，而风力机的影响则通过体积分力进行建模，这些力借助叶素方法迭代计算得到。本研究另一个创新之处在...
解读: 该扩散器增强风机的CFD-执行器盘耦合叶片元理论分析方法,对阳光电源风电变流器产品具有重要参考价值。其RANS流场求解与叶片元迭代体力模型的耦合思路,可借鉴至SG系列风电变流器的热仿真优化中:通过CFD模拟变流器内部散热器与风道的流场耦合,结合功率器件发热模型迭代计算温度场分布。特别是其针对叶尖-导...
一种基于电磁感应的新型固态电热储能系统：概念设计与理论分析
A novel solids-based electro-thermal energy storage system utilizing electromagnetic induction: Conceptual design and theoretical analysis
Weiqin Lua · Xueyu Tanga · Yang Zhanga · Weiliang Wangd 等8人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.340
摘要 电热储能（ETES）技术在高效消纳可再生能源、提升电网灵活性方面展现出巨大潜力。本文提出了一种创新的ETES系统，该系统将电磁感应储热（EIHS）与移动床放热（MBHR）相结合。基于CFD-DEM方法建立了数值模拟模型，用于评估系统的性能和技术可行性。在一个研究案例中，电磁感应加热单元实现了均匀的径向温度分布、可调节的升温速率以及高颗粒体储热密度；而管式移动床换热（MBHE）单元表现出较高的传热强度（678.2–784.6 W/m²/K）。该系统的电能到电能转换效率约为30.78%，未计入...
解读: 该电磁感应固态储热技术为阳光电源储能系统提供了新型长时储能方案参考。其电-热-电转换模式可与ST系列PCS协同,利用谷电或弃光弃风实现削峰填谷。CFD-DEM仿真方法对PowerTitan热管理优化具有借鉴意义,特别是温升速率可调和高传热强度(678-784 W/m²/K)的设计思路。虽然30.78...
基于CFD的氢系统中冷器在不同工况与流动对齐条件下的传能强化热液性能分析
CFD-based thermo-hydraulic performance analysis of energy transfer capacity enhancement in intercoolers for hydrogen systems considering operating conditions and flow alignment
Gulenay Alevay Kilic · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343
摘要 氢燃料电池系统中的热管理对于系统的效率和耐久性至关重要，而中冷器的优化直接影响这些系统的性能。本研究采用三维计算流体动力学（CFD）方法，在多种翅片几何形状、布置方式和运行条件下，对用于氢燃料电池系统中的叉流式水冷中冷器的热液性能进行了全面研究。针对三角形和I形翅片结构，在垂直和水平布置方式下，分别在空气入口温度为353 K和373 K、空气流速从1至12 m/s（涵盖层流到过渡流态）的条件下开展了参数化分析。数值模型通过文献中已有的实验数据进行了验证，平均绝对百分比误差为10.4%。结果...
解读: 该CFD热仿真技术对阳光电源氢能及热管理系统具有重要价值。研究中I型翅片垂直布置在过渡流态下热传递性能提升35%的发现,可直接应用于ST系列储能变流器和充电桩产品的散热优化设计。特别是j/f比优化方法能指导功率器件(SiC/IGBT模块)冷却系统设计,在保证传热效率同时降低泵功耗。建议将该仿真方法集...