Advances in modeling high temperature particle flows in the field of concentrating solar power

Konsantre güneş enerjisi (CSP) alanında, merkezi alıcı ("kule") tipi sistemler 1000 ⁰C'ye ulaşan veya bu sıcaklığı aşan sıcaklıklara ulaşabilir. Bu ısıyı verimli bir şekilde kullanmak için, büyüyen bir araştırma grubu, CSP tesislerinde ısı depolama ortamı olarak katı, kum benzeri partiküllerin kullanılmasının faydalarına işaret ediyor. Yüksek sıcaklıkta akan partikül grupları için modelleme yetenekleri, çeşitli yönlerden eksiktir ve partikül gruplarındaki termal radyasyon, araştırmada nispeten az ilgi görmüştür. Bu tez, parçacık mekaniğinin ve ısı transferinin parçacık ölçeğinde modellendiği Ayrık Eleman Yöntemi (DEM) kullanılarak katı parçacık güneş alıcılarında ve ısı değiştiricilerinde ısı transferini simüle etmek için gereken modelleme yeteneklerini geliştirmeye odaklanmaktadır. Bu tezde birkaç orijinal katkı yapılmıştır: A) gri, tek tip boyutlu parçacıklar için radyasyonu modellemek için bir 3D Monte Carlo Işını İzleme kodu geliştirilmiştir, B) Radyasyona bağlı etkili termal iletkenlik için bir ifade, Monte Carlo simülasyonlarından türetilmiştir, C ) Parçacık gruplarında ışınımla ısı transferi için doğrudan DEM kodlarına uygulanabilen "Mesafe Tabanlı Yaklaşım" (DBA) modeli geliştirildi, D) DBA radyasyonunu kullanan yoğun taneli akışlar için açık kaynaklı bir ısı aktarım kodu geliştirildi model ve daha önce önerilen birkaç ısı iletim modeli, partikül bazlı ısı değişim cihazları için kolaylıkla kullanılabilen bir kod oluşturmak için ve E) geliştirilen ısı transfer kodu kireçleme için kireç partiküllerinin ön ısıtması için bir güneş alıcısı modellemek için kullanılır. Modellemeye ek olarak, partikül sıcaklıkları 750 ⁰C'ye ulaşan yüksek akılı güneş simülatörü altında yoğun granül akışlar üzerinde deneysel çalışma yürütülmektedir.