线性菲涅尔聚光集热系统光学综合性能的多目标优化研究

本文基于MATLAB多目标遗传算法与蒙特卡罗光线追迹方法提出了一种线性菲涅尔聚光集热系统光学综合性能的多目标优化计算方法。在模型验证基础上,结合计算时间缩减技术和名义年效率概念,以名义年效率和热流不均匀度为目标函数,对线性菲涅尔聚光集热系统主镜场、二次聚光器以及吸热器的关键几何结构参数进行了多目标优化研究,获得了不同地理纬度位置与镜场跟踪模式下的系统光学综合性能Pareto最优解集。针对所得到不同情形下Pareto最优解集,采用逼近理想点排序法筛选推荐了相应的线性菲涅尔聚光集热系统几何结构参数最优组合,可为此一类系统的建造选址、运行策略、结构选型和参数优化提供工程指导或技术参考。

基于颗粒堆积床模型的线性菲涅尔式太阳能甲醇重整制氢系统综合性能研究

本文建立了线性菲涅尔式太阳能吸热/反应器光热–化学反应过程三维数值模型,并对其缩小模型进行了研究,探究了典型的外部因素(太阳能热流分布)和内部因素(催化剂颗粒半径)对系统流动换热与热化学反应综合性能的影响。首先,基于离散元法建立了催化剂颗粒随机堆积床模型。其次,基于蒙特卡罗光线追迹法与多目标优化遗传算法获得了太阳能热流分布。然后,对比了优化前的、优化后的以及理想情况下的系统综合性能,进一步分析了催化剂颗粒半径的影响。研究发现,热流优化后的系统化学反应性能接近于理想,而减小颗粒半径也可促进化学反应,但会增加流动阻力。催化剂颗粒大小的优选或可综合考虑反应程度、流动阻力和烧结温度限制等进行权衡选取。