【摘要】： 太陽(yáng)能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理論與測(cè)試技術(shù)研究對(duì)最優(yōu)化系統(tǒng)效率起到關(guān)鍵作用,為了使接收面上的太陽(yáng)能流密度得到重新分配,需要在考慮多種因素的基礎(chǔ)上研究它的理論模型,另外在理論分析的基礎(chǔ)上,能流密度分布的測(cè)量在實(shí)際應(yīng)用中也具有重要意義。 本課題的研究目的是對(duì)拋物面聚光器聚焦光斑能流密度分布進(jìn)行理論計(jì)算,同時(shí)考慮多種因素的影響;另外在吸收國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,結(jié)合我國(guó)太陽(yáng)能技術(shù)研究的需求,研制一套旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器聚焦光斑能流密度分布測(cè)試系統(tǒng),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。具體說(shuō)來(lái),本文主要完成了以下幾方面的研究工作: 1.拋物面聚光器聚焦光斑能流密度分布的Monte Carlo估計(jì)。對(duì)聚光系統(tǒng)進(jìn)行光路分析,并對(duì)接收面的能流密度分布進(jìn)行計(jì)算,更全面地考慮了影響能流密度分布的主要因素,使計(jì)算模型更加接近于實(shí)際情況,并且分析了各項(xiàng)因素對(duì)能流密度分布的影響;以Monte Carlo方法為基礎(chǔ),提出了旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,考慮了粘貼小平面鏡片后的縫隙面積損失,得出鏡片在徑向和周向上的最佳數(shù)目,為該種面型聚光器的制作提供依據(jù)。 2.拋物面聚光器聚焦光斑能流密度分布的有限元分析。結(jié)合聚光系統(tǒng)的光學(xué)特性采用有限元法對(duì)旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器和拋物柱面聚光器聚焦光斑能流密度分布進(jìn)行計(jì)算,通過(guò)與Monte Carlo法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了該方法的正確性;為了證明該方法的通用性,又對(duì)半球形接收器和圓柱形接收器進(jìn)行實(shí)例計(jì)算,對(duì)于其它面型聚光器和其它形狀接收器,只要改變網(wǎng)格剖分方法,就可以實(shí)現(xiàn)聚焦光斑能流密度分布的計(jì)算,因此有限元分析方法不但克服了以往算法通用性差的不足,而且為能流密度分布的計(jì)算提供了一條新思路。 3.旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器聚焦光斑能流密度分布測(cè)量裝置的研制。采用基于CCD相機(jī)和朗伯靶的間接方法,研制一套點(diǎn)聚焦聚光設(shè)備的能流密度分布測(cè)量裝置。對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì),并研究了接收面上能流密度和測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的標(biāo)定方法,同時(shí)對(duì)CCD相機(jī)的非線(xiàn)性和非均勻性進(jìn)行校正。 4.旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器聚焦光斑能流密度分布的實(shí)驗(yàn)研究。利用測(cè)量裝置對(duì)焦平面和多個(gè)離焦面內(nèi)的能流密度分布進(jìn)行測(cè)量,并分析每個(gè)面內(nèi)的聚焦光斑特性。將焦平面能流密度分布測(cè)量結(jié)果與Monte Carlo方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。另外,計(jì)算了評(píng)價(jià)聚光系統(tǒng)性能的一些參數(shù),包括光學(xué)效率、幾何聚光比、能量聚光比和接收器上能流密度最大不一致性的相對(duì)百分比。最后,對(duì)系統(tǒng)的不確定度進(jìn)行分析。
【圖文】：

圖 1-2 PROHERMES 測(cè)量系統(tǒng)圖Fig.1-2 Sketch map of PROHERMES measurement systema) 能流圖繪制系統(tǒng) b) 朗伯靶包圖 1-3 旋轉(zhuǎn)拋物面聚光器能流圖繪制系統(tǒng)與朗伯靶包實(shí)物圖

CCD照相機(jī)安裝在聚光器頂點(diǎn)處，計(jì)算機(jī)放置在地面，可以控制靶的位置和圖像的攝取。本系統(tǒng)的整體測(cè)量誤差小于4%，，單個(gè)像素的測(cè)量誤差小于11%，其聚光裝置和朗伯靶包實(shí)物圖見(jiàn)圖1-3所示[3]。2002 年，JESUS BALLESTRIN 設(shè)計(jì)了一套直接測(cè)量焦平面能流密度分- 13 -
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TK513.1

【引證文獻(xiàn)】

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2 余雷;王軍;張耀明;;基于槽式集熱器中拋物線(xiàn)的量化分析模型[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

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本文編號(hào)：2657603