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太阳能平板集热器是常见的太阳能利用和转化的装置之一,目前我国太阳能平板集热器的流道结构以圆管为主。为了提高太阳能平板集热器的集热性能,本文提出一种传热性能和光学性能优异的波纹型平板集热器,通过对波纹型平板集热器进行实验分析,探寻波纹型平板集热器的最高集热效率。同时,采用有限元分析方法,研究纳米流体为传热工质时波纹型平板集热器的集热特性。本文研究可以为相关技术理论奠定基础,推动技术应用和科技进步。本文首先分析平板集热器的传热过程和数学模型,为实验分析和仿真分析奠定基础。其次通过搭建集热器实验系统研究波纹型平板集热器的集热特性,分析太阳辐射强度、集热器安装倾角、进口流量和玻璃厚度等影响因素对波纹型平板集热器的集热温差、集热量和集热效率的影响效果。实验研究表明玻璃厚度4mm,进口流量0.15kg/s和集热器安装倾角45°时,波纹型平板集热器可以达到最佳集热效果,此工况下波纹型平板集热器的最大集热温差为1.5℃、最大集热量为945W和最大集热效率为89%。为进一步提高波纹型平板集热器的集热性能,本文将纳米流体作为传热工质替代传统工质水。通过仿真模拟手段,分析不同纳米流体对波纹型平板集热器集热性能的影响效果。本文首先以水为基液,通过模拟分析发现Cu O纳米颗粒的集热性能较好,最高集热效率可达92%。在此基础上分析基液的变化对集热性能的影响,研究发现Cu O-EG纳米流体的集热效率明显高于Cu O-H2O的集热效率,Cu O-EG纳米流体的最大集热效率可达96.5%。因此,进一步以EG为基液分析不同纳米颗粒对集热器集热性能的影响,研究发现Al2O3-EG纳米流体和Cu O-EG纳米流体的最大集热效率均可达到96.5%,而Ti N-EG纳米流体的最大集热效率仅为93.8%。同时,本文分析不同体积分数的纳米流体对集热性能的影响效果,研究发现不同辐射强度下Ti N-EG纳米流体体积分数为0.05%时集热效率较低,即91%～94%;Cu O-EG纳米流体和Al2O3-EG纳米流体在不同体积分数下的集热性能均有较好的体现,最大集热效率为96.5%。纳米流体作为传热工质时波纹型平板集热器的集热性能得到一定的提高。相比于Cu O纳米颗粒和Al2O3纳米颗粒,Ti N纳米颗粒属于非金属纳米颗粒,与基液进行混合后腐蚀性较小但Ti N纳米流体的集热性能比Cu O纳米流体和Al2O3纳米流体的集热性能要差。为了提高Ti N纳米流体的集热性能,本文采用复合纳米流体作为传热工质进一步提高Ti N纳米流体的集热性能,即以Ti N纳米颗粒为主纳米颗粒,Cu O纳米颗粒和Al2O3纳米颗粒分别为辅纳米颗粒。研究发现当主纳米颗粒的体积分数高于0.025%时,复合纳米流体的集热温差要比单一Ti N纳米流体低,但是集热量高于单一Ti N纳米流体。以主纳米颗粒的体积分数大于0.025%为例,当辐射强度为620W/m~2、850W/m~2、1000W/m~2和1200W/m~2时Ti N（V1%）-Al2O3（V2%）/EG纳米流体的集热量比单一Ti N纳米流体的集热量分别高6.4%、5.8%、4.3%和4%;Ti N（V1%）-Cu O（V2%）/EG纳米流体的集热量比单一Ti N纳米流体分别高4.5%、4.6%、4.1%和4.2%;同时,使用复合纳米流体后波纹型平板集热器的集热效率可以达到98%。综合研究表明传热工质为水时,波纹型平板集热器的集热效率较低,仅为89%;当传热工质为单一纳米流体时,集热效率有明显的提升,Cu O-EG纳米流体和Al2O3-EG纳米流体的最大集热效率可达96.5%,Ti N-EG纳米流体最大集热效率可达94%。采用复合纳米流体做传热工质后可提高Ti N-EG纳米流体的集热效率,波纹型平板集热器的集热效率可以达到98%。本文的分析为纳米流体的应用提供相应的参考。