Topology optimization of solar thermal receiver for converting carbon dioxide into fuel

将二氧化碳转化为燃料的太阳能集热器的拓扑优化

基本信息

  • 批准号:
    22KF0117
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2023-03-08 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

本研究では、太陽光を集熱し、得られる高温環境下において炭酸ガスを熱化学分解することにより、水素や炭化水素などの燃料生成を目的としている。その総合効率向上において、太陽集熱器の 高効率化が鍵である。通常、集熱器には多孔質材料が用いられており、内部のふく射、熱伝導、対流熱伝達を考慮した多孔質形状の最適化が求められる。 本研究では、境界埋め込み法に基づく、ふく射、熱伝導、対流熱伝達の連成解析コードを開発し、さらに随伴解析を用いて形状最適化を行うフレームワークを提案する。得られた最適形状を試作し、受入研究室における熱交換器評価用風洞実験、および新潟大学が管理するソーラーシミュレーター実験装置において、その伝熱・集熱効率を実験的に実証する。令和4年度は、太陽集熱器多孔質内部の流れ場、温度場、ふく射の連成解析のために、デカルト座標系に複雑形状を埋め込み、流れと伝熱を統一的に扱うためのアルゴリズムを開発し、これのコード化および検証を完了した。
这项研究旨在通过收集阳光的热量并在由此产生的高温环境中热化学分解二氧化碳来产生氢气和碳氢化合物等燃料。提高太阳能集热器的效率是提高整体效率的关键。多孔材料通常用于集热器,必须考虑内部辐射、热传导和对流传热来优化多孔形状。 在本研究中,我们开发了基于边界嵌入方法的辐射、传导和对流传热的耦合分析代码,并提出了使用伴随分析进行形状优化的框架。获得的最佳形状将进行原型设计,其传热和集热效率将在主实验室的热交换器评估风洞实验和新泻大学管理的太阳模拟器实验装置中进行实验验证。 2020财年,我们将在笛卡尔坐标系中嵌入复杂的形状,并开发一种统一处理流动和传热的算法,对多孔太阳能集热器内部的流场、温度场和辐射进行耦合分析,并完成了它。编码和验证。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Adjoint-based shape optimization for radiative transfer using level-set function and volume penalization method
使用水平集函数和体积惩罚方法进行基于伴随的辐射传输形状优化
Volume penalization method for solving coupled radiative-conductive heat transfer problems in complex geometries
求解复杂几何形状中辐射-传导耦合传热问题的体积惩罚方法
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.123499
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Liu; M.; Hasegawa; Y.
  • 通讯作者:
    Y.
境界埋め込み法とレベルセット法に基づく複雑形状におけるふく射伝達シミュレーション
基于边界嵌入法和水平集法的复杂形状辐射传输仿真
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ming LIU; 長谷川洋介
  • 通讯作者:
    長谷川洋介
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長谷川 洋介其他文献

大きな空間スケールを有する壁面吹出し・吸込みによる壁乱流の最適制御
大空间尺度壁面吹吸壁湍流优化控制
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伊藤 宗嵩;長谷川 洋介
  • 通讯作者:
    長谷川 洋介
計測とシミュレーションの融合による熱流動場の推定
测量与模拟相结合的热流场估算
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    長谷川 洋介
  • 通讯作者:
    長谷川 洋介
毛細血管網の分岐形態が微小循環の輸送特性に与える影響
毛细血管网络分支形态对微循环输送特性的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    亀谷 幸憲;Fatemeh Mirzapourshafiyi;中山 雅敬;長谷川 洋介
  • 通讯作者:
    長谷川 洋介
壁乱流フィードバック制御則のための最適制御入力の学習
学习壁湍流反馈控制律的最优控制输入
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    宇治 孝節;伊藤 宗嵩;長谷川 洋介
  • 通讯作者:
    長谷川 洋介
Effects of the Reynolds Number on Optimal Control of a Turbulent Channel Flow
雷诺数对湍流通道流优化控制的影响
  • DOI:
    10.11188/seisankenkyu.74.29
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伊藤 宗嵩;長谷川 洋介
  • 通讯作者:
    長谷川 洋介

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Development and validation of mathematical model of nanomedicine for cancer treatment by using zebrafish
利用斑马鱼开发和验证用于癌症治疗的纳米医学数学模型
  • 批准号:
    20K20532
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 1.54万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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