近年來,隨著化石資源的大量消耗以及由此帶來的環(huán)境問題日益突出,尋找清潔可替代的新能源、回收利用余熱以及提高能量的轉(zhuǎn)換效率,來減少對(duì)傳統(tǒng)能源的過度依賴,成為當(dāng)前急需面對(duì)的問題。熱光伏（TPV）系統(tǒng)作為一種有效的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備,可以充分利用余熱發(fā)電,減少損失,提高轉(zhuǎn)換效率,有潛力成為解決這一問題的最佳方案之一。但由于TPV系統(tǒng)中熱輻射器的發(fā)射光譜與光伏電池的吸收光譜間不匹配,嚴(yán)重限制了其性能。而微結(jié)構(gòu)表面具有獨(dú)特的光譜選擇控制特性,其可作為有效選擇性熱輻射器應(yīng)用于TPV系統(tǒng)中,來提高光伏電池的發(fā)電效率,為此本文提出了不同類型的二維周期微結(jié)構(gòu),對(duì)微結(jié)構(gòu)輻射特性進(jìn)行深入研究,并利用遺傳算法對(duì)提出的微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文通過時(shí)域有限差分（FDTD）法對(duì)鎢和三氧化二鋁組成的二維周期微結(jié)構(gòu)表面熱輻射器的光譜輻射特性開展研究。首先針對(duì)單一光柵結(jié)構(gòu),在選定的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)下改變單一變量,分析不同周期,光柵寬度,光柵高度以及介質(zhì)層厚度對(duì)微結(jié)構(gòu)光譜輻射特性的影響,發(fā)現(xiàn)幾何參數(shù)可以影響光譜發(fā)射率、輻射峰值的位置以及輻射帶寬等。對(duì)不同諧振峰下的輻射特性進(jìn)行分析表明結(jié)構(gòu)高發(fā)射率特性可歸為激發(fā)了磁共振、表面等離激... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 微結(jié)構(gòu)熱輻射光譜控制特性的研究進(jìn)展
        1.2.2 微結(jié)構(gòu)熱輻射光譜控制在熱光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用
    1.3 本文主要內(nèi)容
2 微結(jié)構(gòu)熱輻射特性的數(shù)值方法
    2.1 Maxwell方程組
        2.1.1 時(shí)域Maxwell微分方程組
        2.1.2 熱輻射傳遞的能流密度
    2.2 時(shí)域有限差分法(FDTD)
        2.2.1 FDTD方法基本原理
        2.2.2 數(shù)值穩(wěn)定性分析
        2.2.3 邊界條件選擇
    2.4 本章小結(jié)
3 微結(jié)構(gòu)表面選擇性熱輻射器輻射特性的研究
    3.1 熱輻射器物理模型和數(shù)值研究方法
    3.2 單一二維周期光柵微結(jié)構(gòu)輻射特性研究
        3.2.1 幾何參數(shù)對(duì)單一光柵結(jié)構(gòu)發(fā)射率的影響
        3.2.2 單一光柵結(jié)構(gòu)輻射增強(qiáng)特性分析
    3.3 復(fù)合二維周期微結(jié)構(gòu)表面輻射特性研究
        3.3.1 復(fù)合二維結(jié)構(gòu)的光譜發(fā)射率
        3.3.2 復(fù)合二維周期結(jié)構(gòu)輻射增強(qiáng)特性分析
        3.3.3 不同偏振狀態(tài)下不同極角復(fù)合結(jié)構(gòu)的發(fā)射率
    3.4 本章小結(jié)
4 基于遺傳算法的選擇性熱輻射器微結(jié)構(gòu)表面優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 熱光伏系統(tǒng)的理論模型
        4.1.1 熱輻射器
        4.1.2 光伏電池
        4.1.3 TPV系統(tǒng)
    4.2 遺傳算法優(yōu)化熱輻射器幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.2.1 遺傳算法簡介
        4.2.2 基于遺傳算法對(duì)微結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法設(shè)計(jì)
        4.2.3 優(yōu)化結(jié)果及分析
    4.3 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 后續(xù)工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一維光子晶體熱輻射光譜控制模擬研究[J]. 劉廣平,宣益民,韓玉閣,李強(qiáng).  工程熱物理學(xué)報(bào). 2007(03)
[2]熱光伏技術(shù)基本原理與研究進(jìn)展[J]. 陳雪,宣益民.  半導(dǎo)體光電. 2006(04)

博士論文
[1]微結(jié)構(gòu)表面紅外熱輻射特性調(diào)控方法研究[D]. 黃金國.南京理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3179544