中国农业大学2024级博士研究生以第一作者在领域顶级期刊发表研究成果

近日，中国农业大学余强教授团队在《Renewable Energy》期刊发表题为“Optimization Design of CSP Particle Receiver Based on Multi scale Modeling: Comprehensive Numerical and Experimental Study of Photothermal Performance”的研究论文。中国农业大学2024级博士研究生徐啸宇为第一作者，余强教授为通讯作者。

固体颗粒吸热器是太阳能热发电系统实现高效能量转换的核心部件，其传热过程同时受到非均匀太阳辐照、颗粒碰撞、辐射—对流耦合等多因素影响。针对上述问题，团队构建了蒙特卡洛光线追踪（MCRT）、离散元法（DEM）与计算流体力学（CFD）相结合的多尺度耦合模型（如图1所示），并搭建了单管颗粒自由下落实验平台，对颗粒在聚光条件下的吸热、升温与传热过程进行了系统研究。

颗粒传热过程的蒙特卡洛光线追踪法框架图

研究采用CFD-DEM方法对颗粒接收器内部温度场进行仿真。结果表明，实验与数值模拟结果一致，颗粒出口温度最大误差仅为2.52℃，相对误差小于4.22%，验证了模型的可靠性。研究还发现，靠近管壁约5 mm范围内存在明显低速区，该区域会抑制颗粒换热并造成局部温度滞后，这一认识为吸热器结构优化提供了重要依据。在参数优化方面，团队进一步分析了颗粒流量、粒径与辐照强度对系统热性能的影响规律。