摘要：针对两种光-机集成建模方法开展验证研究,包括只考虑载荷作用下镜面单元空间位姿变化(忽略镜面自身弹性变形)的镜面位姿重构方法,以及本文提出的平面微元替代方法。平面微元替代方法是将聚光器反射镜面离散成大量平面微元,并根据平面微元的变形信息直接建立其几何光学信息,实现光-机分析的数据统一与集成,建立反射镜面的光-机信息集成模型。采用两种光-机集成方法模拟得到的聚焦能流分布结果相互印证,并与承载下聚光实验测量结果进行对比验证,结果充分说明了两种建模方法的有效性。当聚光器中各反射镜面的弹性变形较大时,镜面位姿重构方法将会失去准确预测其光学性能的能力;而平面微元替代方法能够考虑载荷作用下反射镜的任何变形(弹性变形和刚体位移),能准确预测聚光性能,具有普适性和简单的优点。对于聚焦能流密度较低的情况,实验表明采用粗糙白纸(打印纸)作为朗伯靶面用于聚焦能流密度测量简单可行。

摘要：提出一种新型的非跟踪非对称复合平面型反射聚光器,给出设计方法,利用基于蒙特卡罗光线追迹法的光学仿真软件,分析光学效率及吸收器上的能流分布。结果表明,增大平面镜数量n和设计角θ0均可增大聚光器的几何聚光比CR。CR相同的聚光器在入射角大于θ0时具有相同的光学效率,聚光均匀性较好,且减小n值有利于获得更均匀的光强分布。

摘要：构造了一种由二级复合抛物面(CPC)叠置组成的漏斗式太阳能聚光器,对其性能进行了讨论。为改善第二级CPC的最大聚光角,重点对其进行了变尺寸设计,理论导出了各参数间的关系,给出了最优参数范围。指出,在合理配置第二级CPC各设计参数的条件下,其最大聚光角可达30°～35°,有效地增加了整体光漏斗的导光率和最大聚光角。在实际天气条件下,对一个实际二级复合抛物面太阳能聚光器进行了实验测试,给出了不同入射角条件下系统的导光性能曲线,对实验结果进行了讨论,指出了改进方向。

摘要：设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。

摘要：为了解决平板型太阳能聚光器因受力不均匀导致的聚光效率下降的问题,提出了以9块阵列透镜作为聚光模组的装配方式.设定聚光模组阵列与光波导板之间的空气间隙为2mm,通过ANSYS软件对聚光器进行线性静力分析和模态分析.设定风速为18m/s,高于指标等级14m/s,聚光器的模态分析基频为0.038s,满足结构刚度无需考虑动态影响的条件.讨论了结构组件在受到极限静风载的情况下,聚光模组与光波导板结构之间的位移变化和对应的前6阶的模态系数.结果表明:静力分析情况下聚光模组结构与光波导板之间的空气间隙最大位移为0.049mm,满足设计精度要求;在5种角度工况下,前6阶模态振型与施加预应力的模态振型相差在1%以内,且对应振型图形态类似,证明风载荷对于振型无影响.

摘要：如何充分利用大开口面积下槽式抛物面聚光器(PTC)的全区域辐射能量是需要考虑的关键问题,为此提出一种新型槽式自由曲面太阳能聚光器(TFFC),利用光伏/光热同时收集的形式扩展PTC聚光器的开口利用面积,在靠近PTC内侧采用传统槽式换热器形式,外侧则基于边缘光线传输原理设计一种自由曲面聚光光伏系统,采用倾斜的方式使太阳能电池板扩展能量接收面积,并获得均匀性极佳的聚光能流分布。之后采用光线追迹方法验证了其光学特性,并与传统PTC系统进行对比以完成结构参数的敏感性分析和误差因素的探讨,所得结果对槽式太阳能集热器系统的改进优化具有重要意义。

摘要：介绍了新型太阳能聚光器的设计原理，分析了设计中的三个问题，提出了最佳设计值。

摘要：太阳能聚光器聚焦方法主要有三种,介绍了不同太阳能聚光器的结构设计和聚光原理,并对其聚光性能进行了分析。同时,对国内外最新研究现状进行了总结和论述。三种聚光器中,折射式聚光器常采用不同形状的菲涅耳透镜作为主要光学元件,其设计自由度高,但透镜对光谱敏感容易产生色散;反射式聚光器结构简单,对太阳光谱有天然优势,但其聚光比普遍偏低,且占地面积较大,聚光效率与反射面上的镀层折射率等因素有关;混合式聚光器将不同原理的聚光器进行组合搭配,实现了太阳光能量的最大化利用,同时能在出口处得到均匀光斑。混合式太阳能聚光器中,平板型聚光器因其动态的聚光比和高聚光效率,越来越受到人们的广泛关注,但平板型太阳能聚光器仍需考虑制造和耦合误差的问题。太阳能聚光器是聚光光伏系统的重要组件之一,因此有关聚光器的研究具有重要的应用价值。聚光器的光学设计将向聚光效率更高、接收面聚焦光斑更均匀和系统结构更紧凑的方向发展,随着加工技术的不断成熟,聚光器将更加高效、轻量,其成本将进一步降低。

摘要：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1.09×10^(6)W/m^(2),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。

摘要：针对线性菲涅尔反射式(LFR)聚光集热系统镜面积尘所引起的光学损失问题,建立镜面积尘的系统三维模型,利用蒙特卡洛光线追迹法进行光学仿真模拟,研究灰尘颗粒形状、粒径以及镜面积尘密度对光线路径、系统能流密度和聚光效率的影响,并利用LFR能流密度测试系统来验证仿真模拟方法的可靠性。结果表明,球体颗粒对光线有汇聚作用,入射至正方体颗粒的光线会被完全吸收,镜面积尘密度增加1 g/m^(2),吸热管周的平均能流密度降低625.17 W/m^(2),系统的聚光效率下降5.53%,且镜面积尘颗粒的粒径越小,吸热管周的能流密度下降越严重,不同积尘密度下仿真模拟与试验测试的能流密度变化趋势一致,两者之间误差为9.6%。