太阳能作为最重要的清洁能源之一,因其具有“相对较高的转换效率和较大的技术开发空间”,目前已广泛地应用于工农业生产、日常生活等方面。太阳能空气集热器是太阳能光热利用的核心设备,“双碳目标”下开发高效的太阳能空气集热器对于改进太阳能热利用技术、推动清洁能源利用进程具有重要的现实意义。太阳能空气集热器相比液体集热器虽然不存在结冻等问题,但由于空气的导热系数低加上传统型光滑吸热板表面层流底层的存在,导致空气与吸热板之间的换热能力较弱。因此,在吸热板上增设人工粗糙的被动强化传热技术,得到了快速发展。其中在吸热板上冲压凸起结构既可以增大对太阳辐射的吸收又可以显著地提高换热能力。本文以此为导引,建立了吸热板上具有凸起结构的太阳能空气集热器,对凸起结构的几何参数和集热器的运行参数进行分析讨论,以此来提高凸起结构在集热器领域的技术水平。主要工作如下:（1）综合V型结构利用二次流强化传热和离散排列可以大幅减小流动阻力的优势,本文在吸热板上以V型离散方式分别冲压具有“高传热、低流阻”优势的圆锥形凸起、抛物面形凸起、圆台形凸起和正三棱锥形凸起,对比不同形状凸起结构对集热器换热、流动和综合传热性能的影响,将计算结果与光滑板结构集热器进行了对比。结果表明:4种具有凸起结构吸热板的太阳能空气集热器传热性能相比光滑板结构集热器均有大幅度提升,其中圆台形凸起结构集热器的综合传热性能最佳。（2）用单因素分析法对圆台形凸起结构的几何参数深入分析,对其不同凸起高度和凸起间隙以及V型排列间距和气流攻击角对吸热板表面平均努塞尔数、摩擦系数和综合传热系数的影响进行了研究,通过温度场和速度场等云图揭示人工粗糙强化换热机理。结果表明:在综合传热性能方面,凸起高度10mm最佳,凸起间隙25mm最佳,V型排列间距35mm最佳,气流攻击角60°最佳。（3）用响应面分析法对圆台形凸起结构的几何参数进行深度优化,以吸热板表面平均努塞尔数最大、摩擦系数最小和综合传热系数最大为目标函数,选择合适的响应面模型建立目标函数和不同结构参数之间关系式,根据方差表,分析了不同几何参数之间交互作用对目标函数影响的显著性。结果表明:以不同目标函数进行优化后,与单因素分析的最佳结果相比吸热板表面平均努塞尔数提高了1.3%,摩擦系数下降了35.7%,综合传热系数提高了3.6%。其中,综合传热系数最大时的结构参数为:凸起高度为12mm,凸起间隙为33mm,V型排列间距为46mm,气流攻击角为65°。（4）针对优化后具有最佳几何尺寸凸起结构吸热板的太阳能空气集热器,分析了雷诺数、空气入口温度和太阳辐射强度变化对太阳能空气集热器流动与传热性能的影响。集热器的集热效率、有效效率和吸热板表面的平均努塞尔数随着雷诺数的增大而增大,且增长率逐渐减小,集热器进出口温差和吸热板表面摩擦系数随着雷诺数的增大不断减小。集热器进出口温差随着空气入口温度和太阳辐射强度的增大而增大。集热器的集热效率随着空气入口温度和太阳辐射强度的增大而增大。