复合抛物面聚光器(CPC)光学分析研究

阐述了复合抛物面聚光器（CPC）的设计原理和光学原理，简单介绍了复合抛物面聚光器（CPC）与不同接收器的结合形式。主要介绍了平板型CPC和圆管型CPC的设计方法和相关量的计算公式的推导结果最后主要说明了截取比在CPC系统中对系统效率和系统的经济性的影响，认为合适的截取比可增加CPC的利用率并且可大大的节省材料，对CPC的推广应用很有利。     

一种新型CPC聚光热电联产系统

开发了一种新型热管冷却式CPC聚光热电联产系统(PV/T),建立了系统的数学模型。系统采用了蒸发段截面为半圆形的异形热管冷却,整个系统只有普通平板热水器的大小。CPC聚光器截取后的高度为100mm,入口宽度为62 mm,几何聚光比为4.13。采用了光学模拟软件对聚光器进行了光线追踪模拟与辐照度分析,随着入射角度的减小,光斑向聚光器对称中心偏移,最大能流密度逐渐减小,接收面光线分布趋于均匀,但依然存在光线集中现象。     

配有多根真空管的CPC各构件吸收光能的理论分析

利用光线跟踪法对配有多根真空管的复合抛物面集热器（ＣＰＣ）各构件在不同入射角下吸收光能的情况进行了理论分析,对计算结果的合理性作了讨论,并进行了实验研究 。     

空间太阳能CPC的聚光特性与改进方案

对平面吸收体型CPC结构,推导了截取比的合理取值范围,结合卫星的轨道特性,采用蒙特卡洛法模拟分析了平面吸收体型CPC内的光传播特性.针对空间CPC对日跟踪技术的难点,提出了间歇跟踪的控制方法,导出了跟踪方向的间歇调整计算公式.以太阳同步圆轨道卫星的CPC应用为例,进行了聚光特性的数值模拟,探讨了平面吸收体型CPC的光线损失机理,提出了性能理想的封闭式改进方案.     

内聚光CPC热管式真空集热管的光学效率分析

针对内聚光CPC热管式真空集热管,根据其结构建立详细完整的光学效率模型,采用光学追迹、几何光学分析等方法对模型中的各项参数(几何光学效率、透射比、反射比、吸收比等)进行分析研究。在此基础上,针对所研制的集热管构建出以太阳辐照强度、太阳光入射角为参变量的光学效率模型,并根据计算的数据结果对集热管进行相关分析。所建立的模型可为各种集热器的光学效率分析提供参考。     

消除复合抛物面聚光器二次反射的设计研究

建立未截短的原复合抛物面聚光器(CPC)、1/2截短CPC以及消除二次反射设计CPC的数学模型,根据光线追踪法和蒙特卡罗法,在几何聚光比为2~10内,计算CPC高度与出射光孔宽度的比值,并依据该比值分析CPC的经济性,计算CPC最佳均匀面上的非均匀度和最大辐照度,进而分析CPC聚光均匀性.结果表明:在相同几何聚光比下,消除二次反射设计CPC的经济性和聚光均匀性最好.     

内聚光型太阳能光电-光热复合管的光学设计

根据非跟踪内聚光型太阳能光电-光热复合管的结构形式及其受光体的特殊需求,采用Winston的CPC设计原理,对圆管内具有特殊形状的半圆柱接收器的复合抛物面聚光器进行光学设计,得到了较为理想的聚光器设计曲线,并对结果进行数值仿真,给出各入射角的光线分布图和光强分布图。     

配有三根真空管和CPC的太阳能开水器的性能分析

本文先利用光线跟踪法计算了配有三根真空管和复合抛物面集热器（即ＣＰＣ）的太阳能开水器各构件在不同太阳辐射入射角下吸收光能的情况,给出了计算结果,并对计算结果的合理性进行了分析。在此基础上进一步分析了一些参数的变化对三根真空管内管吸收光能之和的影响。研制出了实验装置,并进行了实验研究,给出了该太阳能开水器的效率方程。     

抛物面聚光太阳能PV/T系统的热电性能分析

建立了带有散热翅片的聚光太阳能PV/T热电联产系统内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,分析了空气质量流速、入射光强度、聚光比、环境温度、上部通道高度及翅片参数对系统的空气温度、电池板温度及系统热、电效率的影响.结果表明:随着入射光强、聚光比的增加,空气出口温度和电池板温度都会增加,系统热电总效率增加;通过增空气流量可以有效降低电池温度,提高电池的光电转换效率和系统的总能量利用效率;吸热板背面的翅片可以强化通道内空气的传热过程,降低电池板的温度,系统效率可增加约2%;在相同的光照条件下,人口空气温度越低,上部通道越窄,系统热效率越高.研究结果为聚光太阳能PV/T热电联产系统的设计和运行提供了理论依据.     

具有二次聚光器的新型大开口槽式太阳集热器设计与光学性能分析

针对大开口和更高运行温度的槽式太阳能热发电系统,提出一种可实现高聚光比、低辐射热损及能流密度均匀的新型槽式太阳集热器,即在集热管内放置外壁具有太阳选择吸收膜层和内壁具有反射膜层二次聚光器的大开口槽式太阳集热器。建立圆弧为微元段的自适应设计新方法,提出3种典型的二次聚光器面型,利用蒙特卡洛光线追迹方法仿真新型集热器的能流密度分布特性,验证该光学仿真方法,分析影响集热器光学性能的各种因素。结果表明,该集热器可显著提升集热效率。     

一种新型多曲面复合槽式太阳能集热器的理论分析

提出一种新型槽式太阳能聚光集热器的设计思路,介绍了其工作原理和设计方法。对该集热器的集光比、跟踪精度、高宽比、材料使用量等各方面进行了详细的理论分析,对重要的设计参数进行了分析和优化,给出了大致的取值范围。该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能和工作环境以及有利于提高反射面结构强度等优势。     

三角元薄膜拼合太阳能聚光器汇聚性能研究

针对一种轻质量的张拉薄膜太阳能汇聚系统,以三角元薄膜拼合反射面为研究对象,同时考虑模型原理误差、太阳光不平行度、接收器遮挡影响,跟踪误差等因素,采用蒙特卡罗法数值对比2种不同三角元拼合膜面在接收面的汇聚辐射能流密度分布情况,分析不同拼合形式、分环数、焦径比、跟踪误差对接收面辐射能流密度分布的影响,为三角元薄膜拼合太阳能...     

槽式太阳能聚光器能流密度测试系统研制技术

设计一种用于槽式太阳聚光器焦线能流密度测试系统,系统主要由余弦反射体、CCD光学测量系统、导轨及调整系统等组成.首先在实验室内采用辐射标定装置对余弦反射体和CCD光学测量系统进行精密标定,得到CCD光学测量系统灰度与能流密度定量关系;然后再用该系统对槽式太阳聚光器焦线能流密度进行测试.介绍该测试系统的标定方法和各部分设...     

关于管状CPC缝隙的相关问题的分析

提出新V形CPC方法,并建立了曲线方程模型,从相对聚光比和缝隙效率上对该方法进行分析,利用光学软件Tracepro运用光线追迹的方法对缝隙的相关问题进行模拟,分析各种缝隙处理方式所具有的优缺点以及缝隙损失的计算公式,总结出如何根据缝隙的大小来选择缝隙的处理方式以及新Ⅴ形法具有良好的应用价值。     

抛物柱面聚焦器焦平面上辐射通量分布的理论和实验研究

对抛物柱面聚焦器焦平面上的辐射通量分布作了模拟计算和实验研究。计算时采用经某些改进的“半有限积分法”使之更能反映实际运行情况。实验研究采用摄影法，分别以太阳和月亮为光源的折摄焦平面上的像斑。模拟计算与实验结果比较吻合。     

CPC接收面上光强分布及其影响因素的理论和实验研究

将太阳源辐射的高斯模型与射线跟踪法相结合，提出一种计算ＣＰＤ聚光接受面上光强分布的新方法，并对其影响因素进行计算研究和实验证，表明该方法切实可行。