【摘 要】
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近年来,能源危机突显,传统能源造成的环境问题也日益显现。大量研究涉及利用太阳辐射产生热能的太阳能集热器。平板集热器是最常见的太阳能集热器类型之一,通过表面的高吸收率收集太阳能,用来加热集热器中的工作流体。纳米流体（纳米颗粒在基础流体中的悬浮液）已被用作太阳能集热器中的工作流体,以增强光吸收特性。因此,纳米粒子的组成成分、粒径大小、入射光倾斜角度及其体积浓度是调整所得纳米流体的光吸收特性的关键参数。
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近年来,能源危机突显,传统能源造成的环境问题也日益显现。大量研究涉及利用太阳辐射产生热能的太阳能集热器。平板集热器是最常见的太阳能集热器类型之一,通过表面的高吸收率收集太阳能,用来加热集热器中的工作流体。纳米流体（纳米颗粒在基础流体中的悬浮液）已被用作太阳能集热器中的工作流体,以增强光吸收特性。因此,纳米粒子的组成成分、粒径大小、入射光倾斜角度及其体积浓度是调整所得纳米流体的光吸收特性的关键参数。本课题以不同组分纳米颗粒对直接吸收式太阳能集热器辐射传输特性为研究重点,将颗粒组分分成Au-Si O2、Ag-Si O2和Si O2,建立了不同纳米颗粒填充太阳能集热器工作流体的计算模型,利用Monte Carlo方法结合Mie散射理论求解不同纳米颗粒工作流体的辐射传输。通过程序编译计算直接吸收式太阳能集热器悬浮层内纳米流体的光谱反射率Rsp、光谱透射率T和双向反射分布函数（BRDF）,得到不同组分纳米颗粒对集热器辐射特性的影响,分析了颗粒体积分数、悬浮层内颗粒成分、粒径和光照角度对光谱反射率Rsp、光谱透射率T和双向反射分布函数（BRDF）的影响。通过建立底层涂Si太阳能集热器模型,研究了颗粒体积分数、悬浮层内颗粒成分、粒径和光照角度对光谱反射率Rsp、光谱透射率T和双向反射分布函数（BRDF）的影响。结果表明,纳米颗粒体积分数的逐渐增大对直接吸收式太阳能集热器的光学特性影响较为明显;纳米颗粒不同的颗粒成分中等效折射率的变化会影响悬浮层内光子的运动过程,等效介质吸收指数逐渐增大会使纳米颗粒悬浮层内的光谱透射率降低;直接吸收式太阳能集热器底层涂Si时,不同体积分数纳米颗粒在入射光0.3-1.2μm波段内,纳米颗粒悬浮层的光谱反射率影响较为微弱,在1.2-2.4μm波段内,纳米颗粒体积分数越小的颗粒组分光谱反射率Rsp越大,光谱透射率受等效吸收指数k的影响较大,等效吸收指数k越大纳米颗粒悬浮层的光谱透射率T越小,纳米颗粒悬浮层内颗粒体积分数的增加对光谱透射T的影响逐渐增大,使得不同纳米颗粒体积分数的光谱透射率T之间的差值变得越来越大。入射光波长为0.3μm、1.5μm和2.3μm的BRDF随着纳米颗粒体积分数的增大而减小。
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