样条函数在光学器件设计和优化中的建模与应用

讨论了样条函数在光学器件设计和优化过程中的建模方法与应用。提出了用样条函数进行太阳能会聚器的优化设计。根据太阳能会聚器曲面的设计要求,首先讨论了抛物面与高次非球曲面的光学性能,然后给出了样条函数的数学模型和优化设计过程。基于光学设计软件CODE V的计算机仿真结果表明,它与通常的抛物面会聚器相比,样条函数方法具有太阳能转换效率高、系统可实现间断跟踪太阳和成本低等优点。     

光煤互补发电的效率相对收益率评价

太阳能与化石燃料互补的评价准则对系统集成开拓与设计优化至关重要,传统热效率、效率等难以科学评估多能源互补特性,不适于作为设计优化目标函数。本文基于热力学基本方程和互补系统特征,提出了太阳能互补收益率的评价准则,体现出与传统燃煤电站热力循环耦合,太阳辐照转功效率的提升程度。应用新准则分析实际光煤互补案例,提出了光煤互补集成原则和方法。该准则简便、合理,为太阳能互补发电的系统集成与优化提供了有效工具。     

光煤互补发电的效率相对收益率评价EI北大核心CSCD

太阳能与化石燃料互补的评价准则对系统集成开拓与设计优化至关重要,传统热效率、效率等难以科学评估多能源互补特性,不适于作为设计优化目标函数。本文基于热力学基本方程和互补系统特征,提出了太阳能互补收益率的评价准则,体现出与传统燃煤电站热力循环耦合,太阳辐照转功效率的提升程度。应用新准则分析实际光煤互补案例,提出了光煤互补集成原则和方法。该准则简便、合理,为太阳能互补发电的系统集成与优化提供了有效工具。     

太阳能与燃煤互补电站镜场布置研究

针对330 MWe太阳能与燃煤互补发电系统,利用抛物槽式太阳能集热系统汇聚300℃左右的太阳热能,替代蒸汽抽汽加热给水,对系统中太阳能镜场的布置及优化进行了深入研究.基于集热场运行工况,开发了太阳能集热场设计的模拟计算程序。探讨了镜场遮挡损失与集热器间距的关系;研究传热工质流速、太阳辐照强度对集热场布置的影响规律.在设计工况下,镜场集热量49 MW,镜场面积为1.39×10~5 m~2,占地面积4.19×10~5 m~2,镜场和场地面积比达到33.2%,优于当前槽式太阳能单独热发电22%~25%的水平.本文研究结果为太阳能与燃煤互补电站太阳能岛的设计提供了依据。     

30m~2槽式太阳能集热器性能模拟研究

本文针对30 m~2槽式太阳能集热试验装置,对太阳能集热器的性能进行了模拟。分析了太阳能集热器光热转化过程,建立了太阳能能量转换与传递模型,并开发了模拟计算程序,研究了集热器关键结构参数和运行参数对集热性能的影响规律。具体考察了太阳辐照强度、工质流量、环境风速、吸热管管径等对集热效率的影响。结果表明:太阳能集热器的集热效率随太阳辐照强度的增加而增大,随工质流量的增加而增大,存在最佳的吸热管管径使得集热效率最大。研究结果将为太阳能集热器的设计提供参考依据。     

太阳能热泵热水系统循环水流量控制仿真

设计了一套新的太阳能热泵热水系统,介绍了该系统的工作原理和特点,分析表明,该系统既具有普通太阳能热泵的优点,又能够实现供暖、供冷、全年供应生活热水等多种功能。采用机理建模的方法建立了房间冷负荷、风机盘管、执行器、传感器和循环水系统的传递函数模型。设计了太阳能热泵热水系统的循环水系统PID控制、模糊控制和模糊自适应PID控制三种控制方案,并针对设计的三种控制方案对系统进行了控制仿真。结果表明,从调节时间、超调量和阶跃响应等几个方面综合考虑,由于模糊自适应PID控制能够在线调整控制系统的特性参数,随时适应系统的运行变化,在太阳能热泵热水系统的循环水系统运行控制上具有明显的优势。     

槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统

本文提出了一种抛物槽式太阳能集热与化学热泵耦合的复合发电系统,对其热力性能进行了分析,并研究了反应器中反应蒸汽温度、镜场加热给水温度等关键运行参数对系统性能的影响。研究了太阳能特征参数对系统性能的影响规律,分析了太阳直射辐照强度(DNI)高于设计工况时,储能材料氧化钙的量与DNI的关系。设计工况下,系统输出功335.7 MW,热效率为30.4%,发电效率23.6%。所提出的系统,为解决槽式太阳能单独热发电系统蒸汽参数低导致动力循环热效率低的难题提供了新途径。     

太阳能热化学互补发电系统的变辐照性能研究

本文基于10 kW中低温太阳能与甲醇热化学互补发电实验平台,采用不同太阳辐照强度与吸收反应器内甲醇裂解反应、甲醇重整反应两种化学反应的有机集成,提出了一种新颖的变辐照与不同化学反应相匹配的主动调控新方法,针对不同典型日太阳辐照强度偏离设计值,探讨了热化学互补发电系统变辐照工况的特性规律。研究结果表明,在中低温太阳能热化学互补发电系统中,与采用单一的太阳能驱动甲醇裂解反应相比,本文提出的主动调控方法使互补系统的日均太阳能净发电效率从30%提高到36%,更接近设计工况,有效提高了甲醇燃料化学能的梯级利用程度。该方法为减小单位镜场面积、提高太阳能年均净发电效率提供了有效途径。     

3种太阳能动力磁悬浮演示仪器

设计制作了以太阳能为动力的太阳能电磁动力旋转仪器、太阳能永磁悬浮旋转仪器和悬挂式太阳能叶片旋转仪器.演示仪使用了不同的悬浮原理,使其转轴部分与仪器其他部分不存在机械接触,同时能够保持自身稳定平衡.演示内容涵盖了太阳能电池板原理、各种形状磁场分布、通电线圈受力分析和悬浮力分析.     

太阳能甲醇分解吸收-反应器研制与实验研究

利用中温太阳能为甲醇分解的吸热反应供热,可以将中温太阳能转化为合成气燃料的化学能,同时提高燃料热值和太阳能的可用性,还可以实现太阳能与化石燃料的互补.本研究提出了太阳能热化学系统的一体化设计原则,建立了综合考虑太阳能集热、反应动力学和反应器结构参数的太阳能甲醇分解反应器的理论分析模型,并首次研制了5 kW热功率的抛物槽式太阳能甲醇分解一体化实验装置.太阳能甲醇分解的实验结果表明太阳能集热器可以为甲醇分解提供200～300 ℃的反应温度,在辐照300～800 W/m2,甲醇进料量为0.5～4l/h条件下,甲醇转化率可以达到50%～95%,投射到吸收-反应器上的太阳能转换为燃料化学能的效率可以达到30%～60%,具有良好的甲醇分解和太阳能转换性能.研制的实验装置体现了一体化设计特征,同时理论分析结果与实验结果也具有很好的一致性.本文研究成果将为开拓太阳能与化石能源互补的能量系统提供理论支撑和实验数据.     

热压驱动的中庭建筑自然通风研究

中庭是自然通风建筑的一种重要构成形式,可以利用热压作用增强楼层通风。建筑内外密度差产生压差,内部热空气由楼层中热源产生并聚集在上部空间,在太阳辐射作用下热压进一步增强。为确定增强通风条件,利用空气通道方程和羽流理论,预测楼层和中庭各开口流量以及热分层位置,并与实验结果进行比较。通过理论分析,确定中庭结构增强楼层通风判据,当E>E_isolate时,中庭促进楼层通风;当E≤E_isolate时,中庭抑制楼层通风。通风加强参数E由中庭高度、太阳辐射、中庭上部开口面积确定,而楼层通风参数E_isolate仅与楼层有效面积有关。利用中庭建筑置换通风理论模型,分析中庭开口面积、太阳辐射强度和中庭高度对楼层和中庭界面高度、体积流量、折减加速度的影响,揭示建筑设计基本参数对中庭建筑通风的作用规律。     

The correcting role of unusual heliocentric atmospheric phenomena

Research has been done on solar-terrestrial correlations on the basis of the organism model for the Earth, which suggests that the Earth affects the Sun by means of a natural energy and information flow and as a result of man-made factors. Changes in the Earth pattern affect regular processes in the solar system and cause new formations in solar activity. Solar-terrestrial correlations represent an energy and information flux and provide regulation mechanisms for the biosphere and the climatic engine on an evolutionary basis in strict agreement with the evolution of the solar system.Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 3, pp. 105–110, March, 1992.     

太阳能电池特性的研究——一项有意义的创新研究实验

目前全球面临着能源短缺的危机,太阳能作为一种清洁能源,它的利用成为人们努力挖掘和研究的课题,随着太阳能电池技术的日臻成熟,市场上涌现出很多品种的太阳能电池,笔者在实验室运用实验技术手段对当前市场存在的几种太阳能硅晶电池进行测量,对采集的实验数据进行比较分析后得出理性的结果,供大家采纳使用时参考.     

太阳能溴化锂吸收制冷系统的优化模拟分析

基于溴化锂吸收制冷循环的效率受太阳能热源温度较低的影响,文中对太阳能溴化锂吸收制冷系统的循环进行了改进,提出了改进型太阳能溴化锂增压抽气吸收制冷循环,以充分利用太阳能低温热源。新循环不仅克服了传统循环的缺点,降低了驱动热源温度,而且制冷循环相对稳定即使热源温度有波动时,新循环与传统循环的制冷系数也基本相当。     

Solar neutrino spectroscopy

Since the pioneering experiment of R. Davis et al., which started neutrino astronomy by measuring the solar neutrinos via the inverse beta decay reaction on ³⁷Cl, all solar neutrino experiments find a considerably lower flux than expected by standard solar models. This finding is generally called the solar neutrino problem. Many attempts have been made to explain this result by altering the solar models, or assuming different nuclear cross sections for fusion processes assumed to be the energy sources in the sun.There have been performed numerous experiments recently to investigate the different possibilities to explain the solar neutrino problem. These experiments covered solar physics with helioseismology, nuclear cross section measurements, and solar neutrino experiments.Up to now no convincing explanation based on “standard” physics was suggested. However, assuming nonstandard neutrino properties, i.e. neutrino masses and mixing as expected in most extensions of the standard theory of elementary particle physics, natural solutions for the solar neutrino problem can be found.It appears that with this newly invented neutrino astronomy fundamental information on astrophysics as well as elementary particle physics are tested uniquely. In this contribution an attempt is made to review the situation of the neutrino astronomy for solar neutrino spectroscopy and discuss the future prospects in this field.     

太阳日冕物质抛射的磁流体力学性质

太阳是离地球最近的一颗恒星，太阳日冕物质抛射是太阳大气中最剧烈的一种活动现象．当日冕物质抛射爆发时，大量的等离子体物质从接近太阳日面的低日冕被抛出，瞬时释放出巨大的能量．当一部分这些物质和能量传播到地球附近时，可以造成短波通讯中断、卫星工作失常等破坏性现象．文章作者认为，是缠绕的太阳磁场提供了足够的能量，使这些日冕物质可以克服恒星的重力以及周边磁场的束缚抛射出来；而磁螺度在日冕中的不断积累，不仅为日冕物质抛射提供了能量基础，而且使爆发在一定程度上成为一种日冕演化的必然。     

准一维深色纳米ZnO的水热方法生长及其结构和光学性能的调变

本文以高纯度金属锌箔为Zn和衬底,利用传统的水热合成方法制备了深色的纳米结构ZnO. 研究发现,改变制备温度可以调变ZnO样品的颜色和光学性能,尤其是提高温度可以显著地降低可见光波段太阳能的活性. 推测这种现象与ZnO纳米棒顶端的尖锥形貌密切相关,这种结构加剧了光在ZnO纳米棒之间的折射和反应. 改善ZnO的光吸收能力对于提升ZnO基太阳电池的效率有重要意义.     

Detection of low energy solar neutrinos with HPGermanium

The potential of the GENIUS proposal [1] to measure the spectrum of low energy solar neutrinos in real time is studied. The detection reaction is elastic neutrino-electron scattering 9 + e M 9 + e. The energy resolution for detecting the recoil electrons is about 0.3%, the energy threshold is a few keV. The expected number of events for a target of one ton of natural germanium is 3.6 events/day for pp-neutrinos and 1.3 events/day for ⁷Be-neutrinos, calculated in the standard solar model (BP98 [2]). It should be feasible to achieve a background low enough to measure the low energy solar neutrino spectrum.     

Characterization techniques of sandwich-type TiO2/QD composites for low-cost quantum dots' solar cell

There is a high impact of the solar cells on energy manufacturing. For several years the energy efficiency was limited due to base-materials' structural and technological limits. High increase of energy harvesting of solar cells has been observed since the first solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO₂ films occurred. One of the most promising solutions are used quantum dots (QD) for light energy conversion. In this paper, we described the use of selected characterization techniques for sandwich-type TiO₂/QD composites for a low-cost quantum dots' solar cell in the point of view of mass manufacturer of solar cells and research and development laboratory. Moreover, the increasing role of Raman spectroscopy and mapping for the TiO₂/QD was presented and compared with other necessity techniques for solar cell investigations such as ellipsometry, atomic force microscopy (AFM), and secondary ion mass spectrometry (SIMS).     

仿生色素薄膜的荧光光谱研究

本文利用柱层析法从天然产物中提取分离了叶绿素a(Chl-a)和胡罗h素C(Car),并按Langmuir-Blodgett单分子膜技术制备了Chl-a单分子膜、Chl-a与Car的混合单分子膜。实验中还引入了硬脂酸起辅助支撑作用,选用的硬脂酸与Chl-a的摩尔比为10:1。挂膜载片为经过疏水处理的玻璃片。为制作模仿天然光合膜集光天线系统的功能,我们以Car为给体Chl-a为受体,Caf与Chl-a的摩尔比为5:1、50:1和125:1;这里选用的比例远大于集光天线的色素比例。用荧光光谱的测量发现,L-B膜内的色素分子有特殊的集聚态,这种状态有助于实现高效的激子转移。作者指出,由于二维的L-B膜上会发生Frster型和激子型两种能量转移的协同作用,所以在Car与Chl-a的摩尔比125:1时Chl-a的荧光无相应衰减。Chl-a单分子膜的荧光带为677nm和766nm。吸附在层析纸上Chl-a的荧光,仅长波带有明显位移。