摘要：针对平流层飞艇光伏能源系统设计中涉及的薄膜太阳电池布设量及储能电池容量确定的问题,提出一种计算方法。基于该方法,建立太阳辐射物理模型和实体飞艇四边形网格划分几何模型,分别针对太阳电池布设量最少或能源系统总质量最小两种目标要求设计能源系统的总体参数,并对算例飞艇进行仿真计算。结果表明,利用该方法可方便地确定出平流层飞艇光伏能源系统的总体设计参数。

摘要：在进行平流层飞艇光伏能源系统光伏阵列输出功率仿真计算时,需对光伏阵列电性能输出进行准确建模。该文基于平流层飞艇光伏能源系统所用CIGS和HIT光伏阵列的特点,通过引入Lambert W函数理论对太阳电池的精确数学模型进行解耦计算,确定出光伏阵列在标准条件下的性能参数,进而得出计算光伏阵列在任意工况下电性能输出的模型。在此基础上,设计验证试验,将模型计算结果与试验结果进行对比分析。结果显示,模型计算误差≤3%,满足工程应用需求。为平流层飞艇光伏能源系统光伏阵列的设计计算奠定基础。

摘要：为了对平流层飞艇能源系统进行优化设计,需要对其所用铜铟镓硒太阳电池输出特性进行准确建模。然而传统的硅太阳电池的数学模型并不能完全反映出平流层飞艇用铜铟镓硒太阳电池的输出特性且模型误差较大。故文章在硅太阳电池通用理论基础上,研究并提出了此类太阳电池输出特性的五参数计算模型,采用标准测试条件下测出的电性能参数为输入,引入影响电池输出的相应环境因素系数,计算太阳电池的光生电流、暗电流、串联电阻、并联电阻和二极管理想因子这五个参数,以此来求解任意环境条件下太阳电池的输出特性。应用此计算模型,在Matlab/Simulink平台中建立了仿真程序,并结合实际电池进行了仿真计算与实验验证。结果表明,上述计算模型求解准确可靠,解决了平流层飞艇用太阳电池输出特性计算模型建立的问题,满足了工程应用要求。

摘要：建立平流层飞艇在平飞过程中的热力学综合模型,详细分析太阳辐射、地面反射、红外辐射、对流换热及热传导对内部气体温度变化的影响。分析结论表明飞艇内部气体的昼夜温差较大是影响长期驻空平流层飞艇性能的关键因素。为此,提出将相变材料应用于平流层飞艇,分析相变传热问题的特点,建立相变传热的数学模型,对相变传热问题的求解方法进行分析和比较,并设计实施地面和高空试验,试验结果与分析结果基本一致,即将相变材料应用于平流层飞艇能有效降低飞艇内部气体的日间最高温度,此研究结果可为改善平流层飞艇昼夜温差提供新思路。

摘要：针对合理确定薄膜太阳能电池在平流层飞艇上的布设区域,由于能源供应可行性是取决于飞艇接收的太阳辐射量。为了满足电量的需要,设计了一种应用有限元分析前处理模块的数值计算方法。方法结合使用ansys和matlab软件建立系列数学和物理模型计算出艇上薄膜太阳能电池合理的布设区域。对示例飞艇进行了仿真计算,结果表明飞艇的飞行方向、滞空时间等优化飞行参数可使艇上薄膜太阳能电池合理确定布设区域。仿真结果为平流层飞艇薄膜太阳能电池布局规划提供了理论和计算依据。