對于導(dǎo)光板型太陽能聚光器而言,由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,單獨(dú)應(yīng)用成像光學(xué)理論或非成像光學(xué)理論已不能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計的需求,應(yīng)該在考慮導(dǎo)光板型聚光器實(shí)際應(yīng)用需要的基礎(chǔ)上,通過成像光學(xué)理論和非成像光學(xué)理論相結(jié)合的方式尋求設(shè)計方案。本論文致力于導(dǎo)光板型太陽能聚光器設(shè)計方法的研究,旨在建立能夠同時獲得高聚光比高聚光效率的聚光器設(shè)計理論,為導(dǎo)光板型太陽能聚光器設(shè)計提供一系列有效的光學(xué)解決方案。論文第一階段針對目前導(dǎo)光板型聚光器中聚光模塊陣列與導(dǎo)光板之間存在對準(zhǔn)誤差導(dǎo)致光線耦合效率下降的問題,提出了基于對準(zhǔn)誤差免校正的聚光器設(shè)計方法,并給出了兩種導(dǎo)光板型聚光器設(shè)計。其中,基于仿生光學(xué)復(fù)眼的導(dǎo)光板型聚光器采用柱面面型的聚光模塊設(shè)計,通過光線耦合結(jié)構(gòu)與導(dǎo)光板直接相連免除了傳統(tǒng)聚光器中存在的對準(zhǔn)誤差,同時由于柱面透鏡的性質(zhì),簡化了傳統(tǒng)雙軸跟蹤的太陽跟蹤方式,節(jié)省了設(shè)計成本;基于拋物面陣列的導(dǎo)光板型聚光器采用部分拋物面作為聚光模塊的反射面型,通過在聚光模塊下表面添加三棱柱耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)計,使得聚光模塊與導(dǎo)光板之間的對準(zhǔn)誤差免于校正,該設(shè)計通過減小會聚光線與水平面之間的夾角,增加了導(dǎo)光板中兩次全反射之間的傳播距離,降...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 太陽能利用綜述
        1.2.1 太陽能熱利用
        1.2.2 太陽能光伏發(fā)電
        1.2.3 我國太陽能資源及開發(fā)應(yīng)用
    1.3 太陽能聚光方式及研究進(jìn)展
        1.3.1 反射型聚光器
        1.3.2 透射型聚光器
        1.3.3 混合型聚光器
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 MONTE CARLO光線追跡法及非成像光學(xué)理論
    2.1 MONTE CARLO光線追跡方法
        2.1.1 Monte Carlo光線追跡方法基本思想
        2.1.2 Monte Carlo光線追跡方法求解過程
    2.2 非成像光學(xué)
        2.2.1 非成像光學(xué)涵義
        2.2.2 太陽能聚光器聚光性能表征
        2.2.3 非成像聚光設(shè)計理論
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于對準(zhǔn)誤差免校正的導(dǎo)光板型聚光器設(shè)計方法
    3.1 引言
    3.2 基于仿生光學(xué)復(fù)眼的導(dǎo)光板型聚光器設(shè)計
        3.2.1 復(fù)眼的結(jié)構(gòu)功能
        3.2.2 仿生光學(xué)復(fù)眼的設(shè)計
        3.2.3 漏斗型結(jié)構(gòu)的選型
        3.2.4 曲線型光線耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        3.2.5 聚光性能分析
    3.3 基于拋物面陣列的導(dǎo)光板型聚光器設(shè)計
        3.3.1 拋物面聚光模塊設(shè)計
        3.3.2 光線耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)計
        3.3.3 基于拋物面陣列的導(dǎo)光板型聚光器設(shè)計
        3.3.4 聚光性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于自由曲面光學(xué)的導(dǎo)光板型聚光器設(shè)計方法
    4.1 引言
    4.2 導(dǎo)光板型FRESNEL聚光器設(shè)計
        4.2.1 Fresnel聚光模塊設(shè)計
        4.2.2 離散面型點(diǎn)計算方法
        4.2.3 導(dǎo)光板設(shè)計
        4.2.4 聚光性能分析
        4.2.5 Fresnel聚光模塊與導(dǎo)光板相對位置公差分析
    4.3 基于橢圓型MONGE-AMP?RE方程的聚光器設(shè)計
        4.3.1 基于太陽光平行入射的正向橢圓型Monge-Amp?re方程推導(dǎo)
        4.3.2 非線性邊界條件的橢圓型Monge-Amp?re方程求解
        4.3.3 基于橢圓型Monge-Amp?re方程的聚光器設(shè)計方法驗證
        4.3.4 聚光性能分析
        4.3.5 自由曲面聚光模塊與半球耦合結(jié)構(gòu)相對位置公差分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于無漏光導(dǎo)光板的聚光器設(shè)計方法
    5.1 引言
    5.2 面向線聚焦無漏光導(dǎo)光板的聚光器設(shè)計
        5.2.1 設(shè)計原理
        5.2.2 面向線聚焦無漏光導(dǎo)光板的聚光器設(shè)計方法驗證
        5.2.3 線聚焦無漏光導(dǎo)光板的改進(jìn)設(shè)計
        5.2.4 最大無漏光幾何聚光比的對比分析
        5.2.5 線聚焦無漏光導(dǎo)光板型聚光器聚光性能對比分析
    5.3 面向點(diǎn)聚焦無漏光導(dǎo)光板的聚光器設(shè)計
        5.3.1 設(shè)計原理
        5.3.2 面向點(diǎn)聚焦無漏光導(dǎo)光板的聚光器設(shè)計方法驗證
        5.3.3 點(diǎn)聚焦無漏光導(dǎo)光板的改進(jìn)設(shè)計
        5.3.4 最大無漏光幾何聚光比的對比分析
        5.3.5 點(diǎn)聚焦無漏光導(dǎo)光板型聚光器聚光性能對比分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 主要研究工作總結(jié)
    6.2 論文主要創(chuàng)新工作
    6.3 存在的不足與進(jìn)一步工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文



本文編號：3818780