利用横向圆柱振动提高太阳能海水淡化系统的性能：基于CFD-AI的预测方法

《Scientific Reports》：Performance enhancement of a solar desalination system using transverse cylinder vibrations: CFD-AI-based prediction

　　

摘要

由于效率较低，通过太阳能海水淡化（SDS）产生的淡水量仍然有限。本研究探讨了横向圆柱振动对海水淡化系统性能的影响。基于有限体积法的二维模型对海水淡化系统的热行为进行了模拟。评估了影响系统性能的各个参数的作用，如振动幅度和频率、圆柱的位置、振幅变化的时间模式以及吸收器的表面温度等。结果表明，横向圆柱振动能够提升系统各项指标：产水量最多增加1.68倍，热效率提高2倍，熵效率提高1.97倍。此外，振幅呈指数衰减的分布方式使得涡流形成得更早，并增强了淡化装置中的对流传输效果。如果振动模式能够合理控制，系统效率最高可提升68%。横向圆柱振动的有效性取决于其位置——振动圆柱距离玻璃盖越近，边界层的混合效果越好，涡流的渗透能力也更强，从而有利于热量和质量的传递。通过Sobol敏感性分析评估了这些参数对系统性能的影响，结果表明电流与振幅的比值是最关键的参数。根据本研究的数据和ANFIS模型预测，系统的性能决定系数R2为0.99。