碟式太阳能聚光器气动特性和最大风压分布仿真分析

针对碟式太阳能聚光器最佳避风姿势问题,采用流体控制方程建立了碟式太阳能聚光器流场模型,并将计算得到的流场流速和压力再加载耦合到碟式太阳能聚光器前后表面,对碟式太阳能聚光器气动特性和风压分布进行仿真分析.结果表明:1风速对碟式太阳能聚光器表面中心区域最大风压影响很大,应适当提高碟式太阳能聚光器中心处的强度和刚度;2碟式太阳能聚光器的升力、阻力、侧向力和最大表面风压随风速增加而增加,且最大表面风压增加幅度尤显明显,但是风力系数随风速变化甚微;3不考虑流固耦合作用时碟式太阳能聚光器的升力系数、阻力系数、侧向力系数和最大表面风压的计算值存在较大的误差,在之后的计算中,应考虑流固耦合作用;4碟式太阳能聚光器表面最大风压随高度角和方位角的变化复杂,高度角为0°、方位角为45°姿势时达到最大.     

基于大涡模拟的平屋顶槽式聚光器组风压分布研究

通过大涡模拟对屋顶槽式聚光器组的风压分布规律展开研究,并将数值模拟结果和风洞试验结果进行对比,验证了大涡模拟结果的准确性.对9个平屋顶聚光器组成的镜群在0°仰角工况下的风压分布进行模拟,得到平屋顶聚光器组在不同风向角下的最不利位置及其风压系数的分布规律. 结果表明,正风向下,屋顶靠近来流风上游的一排聚光镜承受了绝大部分的风荷载,中间及后排的聚光镜风压系数为前排的8.75%;斜风向下,后排聚光镜的最大风压系数为前排聚光镜的17.6%;屋顶的角落位置为聚光器组的最不利位置,所得结论可为平屋顶槽式聚光器的群组结构抗风设计提供理论依据.     

基于混合因素均匀设计的槽式聚光器结构优化

为控制槽式聚光器的成本,以镜面位移和杆件应力为约束条件,以主三角桁架和拉翅的截面尺寸为连续变化的定量参数,拉索初拉力为状态变化的定性参数,采用均匀设计法对聚光器进行了优化.根据优化得到的参数取值,采用BIM(Building Information Modeling)技术进行槽式聚光器三维模型的建立,并依据模型包含的钢材种类、数量、长度、质量等信息进行钢材成本的计算.结果表明:均匀设计法可以用于含有定性和定量因素的聚光器结构优化,在满足既定约束条件下聚光器的钢材成本可降低10.32%,用钢量可减少11.86%,优化效果较好.本文提出的方法对于同时包含定量参数和定性参数的复杂优化问题具有一定参考价值,借助于聚光器三维BIM信息模型对钢材成本的计算,进一步证明了该优化方法的可行性.     

基于CPV技术的LED路灯聚光器的研究

以120W大功率LED路灯太阳能电池板为研究对象,通过聚光光伏技术,利用光学透镜(聚光器)提高太阳能电池的光电转换效率。利用聚焦作用增大光照密度,有效地降低了太阳能光照面积,极大地减少了光电材料的使用量,大幅度降低了太阳能电池的成本。通过光学仿真软件TracePro进行仿真,验证了其可行性。     

双抛物面均匀反射聚焦式光伏发电供热装置

为进一步提高光伏发电系统的整机效率,研制了一套基于双抛物面均匀反射聚焦方式的新型光伏发电供热装置.分析了装置的整体构件组成、双抛物面聚光原理及其结构参数关系,并给出两轴伺服跟踪实现原理框图.基于滤红外线和水冷法相结合的光伏电板冷却技术,及两轴伺服结构和混合追日跟踪策略等技术原理进行设计.通过对原理实物样机的现场实测,验证了装置设计的正确有效性.     

太阳能复合抛物聚光器面形结构一般性原理研究

针对非凹表面吸收体,基于边缘光线原理、微分几何曲线理论及几何光学反射定律,构建了非成像太阳能复合抛物聚光器(CPC)面形结构一般性数学模型,并获得模型求解的几何边界条件.针对常见的圆形、上平板形吸收体,验证了所构建的一般性数学模型的适用性.结果 表明该一般性原理方程在获取CPC面形结构参数方程过程中具有直观性和便捷性....     

复合椭球腔太阳能聚光均匀线光源设计

为了实现太阳光直接泵浦板条高功率激光器,对均匀线形高功率密度泵浦源进行研究。本文提出由一级聚光系统与7个共焦点椭球叠加形成二级聚光系统(复合椭球腔),组合实现高功率密度均匀线光源的设计方法。每个椭球可对圆形第一焦斑进行等辐射通量分割,镜像成像特点使得峰值功率密度未明显下降,分解后镜像光斑在第二焦点处形成均匀线光源。通过坐标变化给出等辐射通量数学模型,利用退火算法求解出每个椭球旋转平移参量。由半径为30 mm,焦距为70 mm菲涅尔透镜和a=3.4 mm,c=3.15 mm单椭球腔组成一级系统,附带二级复合椭球腔聚光系统,可实现有效长度为12 mm,峰值功率密度为1.09×10⁶ W/m²,均匀度为95.46%线光源。对比每个椭球参量对均匀度贡献,中间椭球旋转参量θ为1.4°,均匀度改善明显,边缘椭球参量Δ改变对线光源有效长度影响显著,其最佳值为0.53 mm。     

注水型菲涅耳聚光器的设计和初步试验

研发低成本的聚光器是大规模降低太阳能热利用成本的重要途径之一.为了降低材料成本,提出注水型菲涅耳聚光器的设计新思路.注水型菲涅耳聚光器采用由薄平板玻璃组成的中空三角形棱柱,通过在中空部分注入纯净水来减少透镜材料的使用,从而降低成本.研究该聚光器的设计理论并建立相应的光学模型,采用蒙特-卡罗光线追迹方法研究不同太阳入射角...