النمذجة الحاسوبية لأنظمة الطاقة الشمسية عالية التركيز باستخدام ANSYS-Fluent: نماذج مُتحققة، وطرق مُطبقة، والتحديات القائمة

الطاقة الشمسية مصدر طاقة نظيف وفير ومستدام، ويشكل أساس استدامة الطاقة. ركز الباحثون على دراسة مختلف العوامل المؤثرة في توليد الطاقة الشمسية وتخزينها لتحسين كفاءة المجمعات الشمسية. وقيّموا معايير تصميم مختلفة، مع مراعاة العوامل البيئية مثل سرعة الرياح والإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة المحيطة. واستُخدمت كل من الطرق التجريبية والمحاكاة العددية، بما في ذلك ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD). وتوفر نمذجة ANSYS-Fluent CFD، على وجه الخصوص، بديلاً فعالاً من حيث التكلفة للتجارب من خلال محاكاة تدفق الموائع وانتقال الحرارة داخل المجمعات الشمسية. تستعرض هذه المقالة التطورات الحديثة في النمذجة العددية لأنظمة الطاقة الشمسية المركزة، باستخدام ANSYS-Fluent، مع تفصيل النماذج والطرق المستخدمة مع مناقشة التحديات الحالية. وتغطي مختلف المجمعات الشمسية، بما في ذلك المجمعات ذات الأنابيب المفرغة (ETC)، وعاكسات فرينل الخطية (LFR)، والمجمعات المكافئة المركبة (CPC)، والأبراج الشمسية (ST). تم جدولة ملخصات الدراسات السابقة، مع تسليط الضوء على نماذج وتقنيات وافتراضات ديناميكيات الموائع الحسابية المختلفة. كما تم توضيح الأهداف والنتائج الرئيسية لهذه الدراسات. كما تناقش المقالة تقنيات التحقق، وتقارن البيانات التجريبية بنتائج المحاكاة، مع تقييم النماذج والطرق العددية المستخدمة. كما تُركز على النماذج الفيزيائية الشائعة، واستراتيجيات الحلول، والافتراضات المستخدمة في تحليل أنظمة تركيز الطاقة الشمسية المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تُحدد التحديات الحالية، وتقترح اتجاهات بحثية مستقبلية، وتقدم وجهات نظر للمساعدة في تعزيز الفهم. يهدف هذا العمل إلى دعم الباحثين في فهم الاتجاهات الحالية في المحاكاة العددية للمجمعات الشمسية عالية التركيز. يمكن للباحثين استخدام هذا المورد لاختيار النماذج والطرق المناسبة، والاستفادة من نقاط قوتها، وتجنب الأخطاء الشائعة في تحليل ديناميكيات الموائع الحسابية للمجمعات الشمسية باستخدام برنامج ANSYS-Fluent.