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研究生:林柏仁
研究生(外文):Bo-RenLin
論文名稱:照光機之溫度場分析
論文名稱(外文):Thermal Simulation of an Illuminating Oven
指導教授:黃聖杰黃聖杰引用關係
指導教授(外文):Sheng-Jye Hwang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:照光機機構設計溫度差異性田口設計法溫度場流場
外文關鍵詞:Illuminating OvenMechanism DesignTemperature DifferenceTaguchi MethodsTemperature FieldFlow Field
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本研究將針對照光機進行模擬分析,分析其內部cell的溫度場,目的為降低各流道上cell之間的溫度差,使cell在通過照光機後,其功率在戶外使用時,輸出穩定性佳,其性能衰退的現象不會太嚴重。而在本研究將會定義了溫度差異性(Temperature Difference)作為性能指標,透過此指標來判斷其設計是否可以減少cell之間的溫度差。在對其機構作設計變更時,需要具備流體力學的基礎概念與熱傳遞的理論,並且還需要閱讀相關文獻,以利於可以快速地改善其性能指標。
為了減少時間與成本的浪費,將透過模擬分析軟體Fluent作分析,首先將真實情況的機台建立成3-D模型,並對此模型做網格劃分,再將真實情況之材料參數、邊界條件輸入其求解器中,分析其流動情況與溫度的變化,並根據其模擬情況,作相對應之設計變更,並比較各設計之品質特性的好壞。
為了使模擬具有系統性與高效率的分析,在此將會引進田口設計法,首先需要先選擇出影響重要的因子與變動的水準數,並選擇合適的田口直交表對其系統做模擬分析,最後再選出其達到目標的理想機能,本研究目標為縮小cell之間的溫度差異性,是為望小的機能。再根據田口設計表所模擬出的結果,計算其品質特性,並比較其各因子對其品質特性影響的程度,選出其最佳化之設計,以期望能縮小各流道之間cell溫度差。

Before the producing process of solar cells is completed, an illuminating oven will be applied to illuminate and heat solar cells to decrease the extent of cells’ degradation and make cells’ performance be more stable. Currently, due to the design of illuminating oven, it leads to solar cells can’t be simultaneously heated to the same temperature in an illuminating oven. The purpose of this research is to heated solar cells to the same temperature, so new mechanisms are designed to reduce the temperature difference between cells. First, the temperature is defined difference as a performance index to determine the design is good or not. Second, using ANSYS FLUENT software simulates the original designs of mechanisms. Third, based on the simulation results above, the new mechanisms are designed to improve the performance. The mechanism designs divide into shutters design and adding short lamps. In the design of shutters, the geometry, angle and pitch of shutters are all changed to influence flow field which decreases the temperature difference between cells. In the design of adding short lamps, using Taguchi methods assists the design of short lamps. Through adjusting short lamps’ power and positions, the lowest temperature of cells is increased to the same temperature as other cells. Through the new mechanism designs, the max temperature difference decreases from 110oC to 41.25oC.
摘要 I
Extended Abstract II
致謝 X
目錄 XI
表目錄 XIV
圖目錄 XV
符號說明 XVIII
第一章、緒論 1
1-1前言 1
1-2研究動機與目的 3
1-3研究方法 4
1-4文獻回顧 5
1-5論文架構 9
第二章、理論背景與分析方法 10
2-1計算流體力學 10
2-1-1統御方程式(Governing Equations) 11
2-1-2熱傳遞(Heat Transfer) 13
2-1-3輻射性質(Radiation Properties) 15
2-1-4紊流模型 17
2-1-5壁面函數 20
2-2 軟體介紹 23
2-2-1有限體積法 23
2-3 田口實驗設計法 24
2-3-1實驗設計法 24
2-3-2品質特性(Quality Characteristics) 26
2-3-3 品質損失函數(Quality Loss Function) 26
2-3-4 貢獻度(Contribution) 29
第三章、溫度場及流場分析 31
3-1模擬分析 32
3-1-1幾何模型 33
3-1-2網格處理 34
3-1-3邊界條件與材料之設定 35
3-1-4穩態分析 35
3-1-5暫態分析 36
3-2改善指標 39
第四章、模擬結果與討論 41
4-1穩態分析結果 41
4-1-1百葉窗(Shutters)設計 45
4-2暫態分析結果 52
4-2-1添加短燈管設計 54
4-2-2短燈管功率為P1 54
4-2-3短燈管功率為P2 56
4-2-4減少短燈管跟cell之間距離 57
4-3田口設計法輔助暫態模擬分析 63
4-3-1 應用田口設計法補助模擬分析之結果 65
第五章、結論與展望 77
5-1結論 77
5-2展望 78
參考文獻 79
索引 81


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