带有光滑吸热板的太阳能空气集热器传热效率很低，在吸收板上使用人工粗糙度元素能中断边界层，提高系统的传热效率。文章在矩形人工粗糙度元素的基础上进行改进，使用ANSYS FLUENT对带有直角六边形粗糙度的太阳能空气集热器进行二维模拟；在特定雷诺数范围内，讨论了人工粗糙度元素间距对传热效率和流动特性的影响，并对其热工水力性能（THPP）进行评价；使用有限体积法求解控制方程，RNG k-ε湍流模型求解湍动能和湍动能耗散率的输运方程。结果表明，与光滑吸热板相比，加入直角六边形人工粗糙度元素后显著提高了系统的传热效果。当雷诺数Re=4 000、间距p=10 mm时，太阳能空气集热器的传热性能和压力损失保持最佳比例，系统最大的热工水力系数THPP=1.76，是相同几何参数下矩形人工粗糙度元素的1.6倍。

国家自然科学基金（11572098）；中央高校基本科研业务费专项基金（2572021BF06）；

0 引言
1 直角六边形人工粗糙度元素集热器模型的建立
1.1 物理模型的建立
1.2 数学模型
1.3 性能参数
2 边界条件及模型验证
2.1 物性参数
2.2 边界条件
2.3 求解方法
2.4 湍流模型验证
2.5 网格无关性验证
3 结果与讨论
3.1 传热特性
3.2 流动特性
3.3 热工水力性能评价
4 结论

[1]郭雪妍,夏鹏,谢绍樟,等.基于CFD的直角六边形人工粗糙度元素太阳能空气集热器的数值模拟[J].可再生能源,2025,43(01):27-35.