دراسة عددية للاقط شمسي مزود بشبكة أنابيب مزعنفة

الملخص

يُقدّم هذا البحث دراسة عددية باستخدام ديناميك الموائع الحسابي (CFD) لتحليل أداء لاقط شمسي مسطح مزوّد بشبكة أنابيب حلزونية مزعنفة. تم استخدام برنامج ((CFX ANSYS Workbench لحل معادلات نافييه-ستوكس،  واعتماد طريقة الحجوم المنتهية، مع تطبيق نموذج  Rosseland للإشعاع وتقريب Boussinesq لقوى الطفو. تم اختبار ثمانية نماذج اضطراب بمقارنتها مع بيانات تجريبية عند أربعة معدلات تدفق. أظهرت النتائج أن نموذج Zero equation  هو الأكثر دقة وثباتاً عبر التدفقات المدروسة وبكافة الظروف، حيث سجل أقل متوسط خطأ مطلق (0.86 C°  للماء الساخن 0.95 C° للماء البارد)، مما يجعله الأنسب للمحاكاة في وجود انحناءات وزعانف. بينما كان نموذج k-ε  مع تصحيح Kato Launder دقيقاً عند تدفق واحد(0.036 kg/s) ، وأظهر سلوكاً غير مستقر عند التدفقات الأعلى، وفشلت نماذج RSM رغم تكلفتها الحاسوبية العالية. كشفت الأرقام اللابعدية عن وجود معدل تدفق أمثل (~0.09981 kg/s)  لزيادة الأداء الحراري الى أعظم حد ممكن مقابل استهلاك طاقة الضخ. يُوصى بتجنب نموذج k-ε القياسي ونماذج RSM دون معايرة مسبقة، وتحديد معدل التدفق الأمثل حسب متطلبات المشروع.